İçerik
- Işığın Optik Özellikleri
- Yansıma ve Kırılma
- Ayna ve Merceklerden Oluşan Görüntüler
- Düzlem Ayna Görüntüsü Sorunu
- Düzlem Aynaların Diğer Özellikleri
- Menteşeli Düzlem Aynalar
Düzlem aynalardan oluşan görüntülerin özelliklerini tanımlamanız istendiğinde nasıl yanıt verirsiniz? İlk önce, oyundaki terminolojiyi anladığınızdan emin olmalısınız. Kıtalararası bir uçuş sırasında görünüşünüzü kontrol etmek için kullandığınız "düzlem aynası" mı, yoksa daha sıradan bir şey mi?
bir uçak aynası Sosyal medya herhangi bir belirti ise, "özçekimler" büyük ölçüde 21. yüzyılın başlarında gerçek aynaların yerini almaya başlasa da, muhtemelen en çok kullandığınız ayna türüdür. İdeal olarak, bir düzlem aynası, bozulma olmadan tamamen düz bir yüzeyden oluşur ve ışığın yüzde 100'ünü, öngörülen bir açıda geri çarpan (gelen ışık) geri döndürür.
Hiçbir ayna "mükemmel" olmasa da, fizikteki ideal varlıklar hakkında konuşmak eğlencelidir. Düzlem aynaları öğrenirken, genel optik biliminin tadına bakacaksınız ve gözlerinizi aynen tasarlandığı gibi yaparken, gözünüzün sizi kandırabileceği pek çok yoldan birinin hissini alacaksınız.
Işığın Optik Özellikleri
Işık, hemen hemen her yerde olmasına rağmen, çoğu zaman fizikte olduğu gibi, doğru şekilde tanımlanması zor bir varlıktır. Bunu, sadece bilimde değil sanatta da ışığın nasıl temsil edildiğine bakarak görebilirsiniz. Işık mı, parçacıklar mı, yoksa dalgalardan mı oluşuyor? Dalgalar belirli bir yöne mi bakıyor?
Her durumda, insanlar tarafından görülebilen ışık, yaklaşık arasında bir dalga boyuna λ sahip olarak tanımlanabilir. 440 ve 700 metrenin milyarda biri (10–9 m, veya nm). Işık hızından beri c yaklaşık 3 × 10'da sabittir8 Bir vakumda m / s, herhangi bir ışık kaynağının frekansını belirleyebilirsiniz ν dalga boyundan: νλ = c.
Aynaları tartışırken, ışığı dalga cepheleri olarak değil (büyük bir kayanın daha önce süzülen bir göle attıktan sonra dışarıya doğru yayıldığını gördüğünüz gibi) temsil etmek uygun olur, ancak ışınları olarak. Ayrıca, aynı kaynaktan gelen ve aynaların çarpıcı kısımlarına gelen ışınlar paralel olarak ele alınabilir. Bu şema ile, düzlem ayna problemlerinde yer alan açıların hesaplanması kolaydır.
Yansıma ve Kırılma
Işık ışınları fiziksel bir yüzeye çarptığında, yolları çeşitli şekillerde değişebilir. Işınlar yüzeyden sıçrayabilir, içinden geçebilir veya her ikisinin bir kombinasyonu oluşabilir.
Işık ışınları bir nesneden sıçradığında buna denir. yansımave onlar içinden geçtiklerinde ve süreç içinde büküldüklerinde buna denir refraksiyon. Sonuncusu merceklerin hareketidir, oysa düzlem (ve diğer) aynalarla ilgili tek endişe yansımadır.
yansıma kanunu belirtir bir düzlem aynaya çarpan ışık ışınlarının görülme açısı yansıma açısına eşittir, her ikisi de aynanın yüzeyine dik bir çizgiye göre ölçülmüştür.
Ayna ve Merceklerden Oluşan Görüntüler
Aynalar ve mercekler, onlara çarpan ışık ışınlarını "işlediğinde", bu faktörler tarafından kelimenin tam anlamıyla biçimlendirilmiş görüntüler "oluşturur": nesne ile ayna (veya mercek merkezi) ve yüzey şekli arasındaki mesafe.
Tanım gereği mercekler birden fazla kavisli yüzey içerirken konveks (dışa eğri) ve içbükey (içe eğri) aynalarının her biri bir tane içerir; uçak aynaları burada belirtilen her şeyin en basit senaryosunu temsil eder.
Oluşturulan görüntü, yansıtılan veya kırılan ışık ışınlarıyla aynı tarafta ise, bir gerçek görüntü. Bu, aynalar için, gerçek bir görüntünün, içine bakan bir kişi ile aynı tarafta olacağı anlamına gelir (lensler için, ışığın bu ayara yansıması yerine kırıldığı için diğer tarafta olacaktır). Aynanın arkasında (veya objektifin önünde) görünen resimlere sanal görüntüler.
Bir görüntü aynanın "arkasından" nasıl oluşabilir? Ne de olsa, orada yüzlerce mil boyunca somut beton dışında hiçbir şey olmayabilir. . . tamam, miller değil, ama duvar çok kalın olabilir. Ama bir an için düşünün: Bir aynaya baktığınızda, tam olarak “kişi” yi nerede görüyorsunuz? görünmek, ortaya çıkmak, belli olmak geri bakmak için mi?
Düzlem Ayna Görüntüsü Sorunu
Yukarıda önerilen alıştırmanın sonuçlarından da anlaşıldığı gibi, görüntü aynanın arkasında görünüyor, ama aslında değil. Bu nedenle sanal bir görüntüdür. Bu resim nerede ve nasıl "bulundu"?
Bu durumları yukarıdan gösteren bir şema çizerseniz, görüntünün konumunu yansıtma yasasını kullanarak herhangi bir düzlem aynası senaryosunda çalıştırabilirsiniz. Örneğin, bir gözlemci aynadan 45 metre açıyla 3 m uzaklıkta duruyorsa, görüntüsü aynanın diğer tarafında tam karşısında durur. Ama ne kadar uzakta?
Kullan Pisagor teoremi Bunu belirlemek için. Gözlemci ile ayna arasındaki 3 metrelik mesafe, 3 hipotenüslü ve eşit yanlara sahip dik bir üçgendir. s öyle ki2 + s2 = 32veya 2s2 = 9, veya s = 3 / =2 = 2.12 m. Bu, gözlemci ve ayna arasındaki dik mesafedir, bu nedenle görüntü, gözlemciden bu mesafenin iki katı veya 4.24 m'dir.
Düzlem Aynaların Diğer Özellikleri
“Gerçek” ve “sanal” olarak bölünmeye ek olarak, görüntüler de olabilir. dik veya ters. Bir kaşığı içini ayna olarak hiç kullananlar ters bir görüntü örneği gördü. Düzlem aynalarının dik görüntüler oluşturduğu söylenir, ancak bunun sadece y eksenine veya dikey eksene uygulandığı için yanıltıcı veya en azından eksik olan bir açıklamadır.
Bir aynaya bakarsanız, başınızın üstü aynaya kıyasla gözlerin arkasında ve üstündedir ve buna karşılık görüntünün gözleri, aynaya (ve siz) başa göre daha yakın ve daha alçaktır. Resmin Bu noktaları birleştiren çizgiler, yandan görüldüğü gibi, aynı uzunluktadır, fakat uzayda farklı yönelmiştir (fakat simetrik olarak). Böylece görüntü dır-dir ters - ama x ekseni boyunca!
Menteşeli Düzlem Aynalar
Bilimsel, endüstriyel ve evsel kullanımdaki sayısız düzlem ayna örneği arasında menteşeli düzlem aynaları vardır. Bunlar, düzlem aynaları geometri perspektifinden düzenleyen yasaları basit, ancak çoğu zaman deneyime dönüştürmek için iyi bir yol gösterir.
Şansınız varsa, yukarıdan eşit aralıklı üç konuşmacıya sahip bir bisiklet tekerleği gibi görünecek olan karşılıklı 60 derecelik açılara yönelik üç ayna (menteşeleriniz olmayabilir, ancak bu bir engel yoktur) oluşturmayı deneyin. Bir iletki, bir ışık kaynağı ve bazı küçük aynalarınız varsa, yukarıda belirtildiği gibi temel geometriyi kullanarak "yaptığınız" yansımalar hakkındaki tahminleri yapabilir ve test edebilirsiniz.