История зеркал. От отражения в воде до космической оптики

Оно может быть двух типов, то есть плоское зеркало и сферическое зеркало. Зеркало, отражающая поверхность которого является плоской, является плоским зеркалом, тогда как зеркало с изогнутой отражающей поверхностью называется сферическим зеркалом.

Плоское зеркало

Плоское зеркало – тело с полированной или покрытой отражающим слоем поверхностью, на которой происходит отражение, близкое к оригиналу.

Изображение любого объекта в плоском зеркале равно по размерам самому объекту и расположено относительно зеркала симметрично ему. Для построения изображения объекта в плоском зеркале достаточно построить точки, симметричные точкам объекта.

Плоское зеркало – это незаменимый предмет домашнего и рабочего обихода. Но такие зеркала также являются очень важными оптическими деталями, которые применяются в конструкциях фото-и киноаппаратов, телескопов, лазеров и других оптических приборах.

Плоские зеркала могут использоваться для наблюдения «недоступных» объектов, например, стоматолог при помощи плоского зеркала рассматривает зубы пациента.

Люди при помощи плоских зеркал смотрят, как они выглядят в глазах других.

Плоские зеркала устанавливаются на перекрестках, чтобы водители могли «видеть» скрытые от их глаз участки дороги или «слепые» повороты.

В оптических приспособлениях, таких как телескопы, перископы и кинопроекторы, применяются плоские зеркала для переноса изображения предметов в более удобное место. Большое плоское зеркало, висящее под углом в 45° к вертикали над горизонтальным столом, позволяет людям или телекамерам, находящимся перед зеркалом, «видеть» то, что находится на столе. Этот принцип применяется для демонстрации программ по искусству и кулинарии.

Окулисты помещают буквы стандартного размера, расположенные на определенном расстоянии от пациента, при проверке его зрения. Часто комнаты, где проводятся такие проверки, недостаточно длинны для соблюдения этого расстояния. Эту проблему можно решить при помощи плоского зеркала и освещенной проверочной таблицы, помещенной над головой пациента. Проверка проводится в полностью темной комнате. Буквы должны быть изображены на полупрозрачном экране и освещены изнутри. Они должны быть зеркально обращены так, чтобы пациент видел правильное их изображение в плоском зеркале.

Сферическое зеркало

Сферическое зеркало, тонкое стеклянное или металлическое, имеет единый центр кривизны, совпадающий с центром окружности, образующей отражающую поверхность, а фокус осевых лучей находится на половине радиуса, совмещенного с оптической осью зеркала. Его отражающая поверхность имеет вид сегмента сферы.

Сферическое зеркало может быть выпуклым или вогнутым – в зависимости от того, какая сторона сегмента сферы – выпуклая или вогнутая – является отражающей. Центр соответствующей сферическому зеркалу сферы называется его центром или оптическим центром, середина сегмента – полюсом зеркала, прямая, проходящая через центр и полюс – главной оптической осью зеркала. Другие прямые, проходящие через центр зеркала и точку, отличную от полюса, называются его побочными оптическими осями.

Выпуклое зеркало имеет отражающую поверхность, которая выпирает наружу. В вогнутом зеркале напротив, отражающая поверхность прогнута внутрь. Основное различие между выпуклым и вогнутым зеркалом заключается в изображении, образованном двумя зеркалами, то есть, в то время как выпуклое зеркало образует уменьшенное изображение, вогнутое зеркало либо образует увеличенное изображение, либо уменьшенное изображение, в зависимости от положения объекта.

Человек использует все типы зеркал во всех сферах своей деятельности – быту, научной деятельности, в приборостроении, в медицине и т. д.

Выпуклое зеркало

Выпуклые зеркала отражают свет наружу, поэтому они не используются для фокусировки света. Такие зеркала всегда образуют виртуальное изображение, поскольку фокус (F) и центр кривизны (2F) являются воображаемыми точками «внутри» зеркала, которые не могут быть достигнуты.

В результате изображения, сформированные этими зеркалами, нельзя проецировать на экран, поскольку изображение находится внутри зеркала. Изображение меньше объекта, но становится больше по мере приближения объекта к зеркалу.

Выпуклые зеркала, как будто кривые наружу;

то есть, они изгибаются по направлению к вам. Выпуклые зеркала известны как расширяющие обзор зеркала, потому что, когда свет отражается от них, лучи двигаются в противоположных направлениях. В отличие от вогнутого зеркала, у которого кривой путь внутрь вызывают отраженные лучи, которые сходятся после отражения.

При применении выпуклых зеркал интересно то, что изображение всегда будет мнимым, но, что самое интересное, его будет видно наблюдателю с любого места, независимо от расположения предмета.