Номер 67.27, страница 230 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 67. Плоское зеркало. Глава 9. Оптические явления - номер 67.27, страница 230.

67.27 [н] При тихой погоде в зеркале воды пруда или озера мы видим перевёрнутое отражение дерева, растущего на противоположном берегу. Сделайте рисунок и изобразите ход лучей.

В тихой и безветренной погоде поверхность воды в пруду или озере становится очень гладкой и ровной. Такая поверхность для световых лучей работает как большое плоское зеркало. Свет от предметов на берегу, например, от дерева, распространяется во все стороны. Часть лучей света попадает на поверхность воды и отражается от нее по закону зеркального отражения: угол падения луча равен углу его отражения ($ \alpha = \beta $). Когда эти отраженные лучи попадают в глаз наблюдателя, мозг воспринимает их так, будто они исходят из-за плоскости зеркала (поверхности воды). В месте мнимого пересечения продолжений этих лучей и формируется изображение предмета.

Изображение, создаваемое плоским зеркалом, является мнимым (находится за зеркалом), имеет те же размеры, что и предмет, и является симметричным предмету относительно плоскости зеркала. Поскольку поверхность воды представляет собой горизонтальное зеркало, симметрия наблюдается относительно горизонтальной плоскости. Вершина дерева находится высоко над водой, поэтому ее мнимое изображение будет находиться на такой же глубине под водой. Основание дерева, расположенное у самой кромки воды, будет иметь изображение, также находящееся у самой поверхности. В результате этого верхняя часть отраженного дерева оказывается внизу, а нижняя — наверху (ближе к поверхности), что мы и воспринимаем как перевернутое изображение.

Решение

Ниже представлен рисунок, иллюстрирующий ход лучей от дерева к глазу наблюдателя.

На рисунке показан ход лучей от двух точек дерева: вершины (A) и основания (B). Лучи, испущенные из этих точек, отражаются от поверхности воды (в точках P_A и P_B соответственно) и попадают в глаз наблюдателя. Важно отметить, что для наблюдения разных точек объекта лучи отражаются от разных точек на поверхности воды. Продолжения отраженных лучей за плоскость зеркала (показаны пунктиром) пересекаются в точках A' и B', формируя мнимое изображение. Поскольку точка A находится выше точки B, ее изображение A' оказывается ниже изображения B'. Таким образом, наблюдатель видит перевернутое изображение дерева.

Ответ:

Перевернутое отражение дерева в спокойной воде объясняется законами зеркального отражения от горизонтальной поверхности. Вода выступает в роли плоского горизонтального зеркала. Оно создает мнимое изображение, симметричное объекту относительно плоскости воды. Из-за этой горизонтальной симметрии верхняя часть дерева отражается как нижняя часть изображения, и наоборот, что приводит к наблюдаемому перевернутому виду. Ход лучей показан на приведенном выше рисунке.