Номер 16, страница 258 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Домашние экспериментальные задания - номер 16, страница 258.

Условие.

Задание 16

Изучение свойств изображения в плоском зеркале

Цель: научиться правильно пользоваться зеркалом; убедиться в том, что угол поворота отражённого луча в 2 раза больше угла поворота зеркала.

Порядок выполнения

1. Пуcть в вашем распоряжении имеется небольшое зеркальце круглой или прямоугольной формы. Приклейте к правой щеке смоченный водой небольшой клочок бумаги.

2. Встаньте лицом к окну и рассмотрите в зеркале изображение своего лица. На какой щеке (правой или левой) вы видите на изображении клочок бумаги?

3. Встаньте спиной к окну и опять рассмотрите изображение в зеркале. Что в этом случае освещается светом от окна: ваше лицо или его изображение?

4. Перемещайте зеркальце, удаляя его от лица. Что перемещается с большей скоростью: зеркальце или изображение вашего лица?

5. Получите на потолке солнечный зайчик (или зайчик от включённой электрической лампы). Поверните зеркальце на некоторый угол. Что больше: угол поворота зеркала или угол поворота светового пучка, идущего от зеркала к потолку? Покажите на чертеже.

Решение.

2. Изображение в плоском зеркале является зеркально-симметричным относительно плоскости зеркала. Это означает, что правая сторона объекта в отражении становится левой, а левая — правой. Поэтому, если вы приклеили клочок бумаги к своей правой щеке, то в зеркальном отражении он будет виден на левой щеке.

Ответ: На изображении клочок бумаги виден на левой щеке.

3. Изображение, которое мы видим в плоском зеркале, является мнимым. Оно формируется лучами света, которые отражаются от зеркала и попадают в наши глаза. Самого изображения как физического объекта за зеркалом не существует, и свет на него падать не может. Свет от окна падает на ваше лицо (реальный объект), отражается от него, затем от зеркала, и только после этого формирует изображение. Таким образом, освещается именно ваше лицо.

Ответ: Светом от окна освещается ваше лицо.

4. Изображение вашего лица перемещается с большей скоростью. Скорость изображения относительно вас в два раза больше скорости, с которой вы перемещаете зеркало. Если обозначить расстояние от лица до зеркала как $\text{d}$, то расстояние от зеркала до изображения также будет равно $\text{d}$. Таким образом, полное расстояние от вашего лица до его изображения составляет $\text{2d}$. Когда вы отодвигаете зеркало от себя со скоростью $\text{v}$, расстояние $\text{d}$ увеличивается со скоростью $\text{v}$. При этом расстояние до изображения ($\text{2d}$) увеличивается со скоростью $\text{2v}$.

Ответ: С большей скоростью перемещается изображение вашего лица; его скорость в два раза превышает скорость зеркала.

5. Угол поворота светового пучка (отражённого луча) всегда в два раза больше угла поворота самого зеркала. Это является следствием закона отражения света.

Доказательство и описание чертежа:
Представим, что на зеркало падает неподвижный луч света. Пусть зеркало поворачивается на угол $\alpha$. Нормаль к поверхности зеркала (перпендикуляр) также повернется на тот же угол $\alpha$. Если первоначальный угол падения был $\theta$, то новый угол падения станет $\theta + \alpha$. Согласно закону отражения, новый угол отражения также будет равен $\theta + \alpha$.
Изменение направления отраженного луча будет складываться из поворота самой нормали ($\alpha$) и изменения угла отражения относительно новой нормали ($\alpha$). Таким образом, суммарный угол поворота отраженного луча $\beta$ составит: $\beta = \alpha + \alpha = 2\alpha$.
Следовательно, угол поворота светового пучка в два раза больше угла поворота зеркала.
На чертеже следует показать первоначальное положение зеркала и отраженного луча, а затем новое положение зеркала (повернутое на угол $\alpha$) и соответствующее ему новое положение отраженного луча. Угол между двумя положениями отраженного луча будет равен $2\alpha$.

Ответ: Угол поворота светового пучка больше. Он в два раза больше угла поворота зеркала.