Номер 2, страница 204 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. Какое изображение называют мнимым? Докажите, что плоское зеркало даёт мнимое изображение.

2. Какое изображение называют мнимым? Докажите, что плоское зеркало даёт мнимое изображение.

Решение

Изображение называют мнимым, если оно образуется на пересечении не самих световых лучей, а их продолжений, проведённых в обратном направлении (за оптический прибор). Такое изображение нельзя получить на экране, так как в точке его расположения реального схождения лучей света не происходит. Мы видим мнимое изображение, потому что наш мозг воспринимает расходящиеся от зеркала (или линзы) лучи так, как будто они исходят из точки мнимого изображения.

Докажем, что плоское зеркало даёт именно мнимое изображение. Для этого построим изображение светящейся точки S в плоском зеркале.

Пусть S — светящаяся точка, расположенная перед плоским зеркалом. Из точки S исходит множество лучей во всех направлениях. Для построения изображения достаточно рассмотреть ход двух лучей.

Первый луч, SO, направим перпендикулярно поверхности зеркала. Согласно закону отражения света, угол падения этого луча равен нулю ($0^\circ$), следовательно, и угол отражения равен нулю. Луч отразится от зеркала в обратном направлении по той же прямой, то есть вдоль OS.

Второй луч, SP, направим в произвольную точку P на зеркале под некоторым углом. В точке P луч отразится по закону отражения: угол падения i равен углу отражения r ($i = r$). Отражённый луч пойдёт по направлению PK.

Как видно из построения, отражённые лучи OS и PK являются расходящимися. Они никогда не пересекутся в пространстве перед зеркалом. Следовательно, действительное изображение, которое можно было бы спроецировать на экран, не образуется.

Однако если продолжить эти отражённые лучи в обратном направлении за плоскость зеркала, их продолжения пересекутся в некоторой точке S'. Именно в этой точке S' наблюдатель и увидит изображение точки S. Чтобы доказать, что это изображение мнимое, нужно показать, что оно формируется именно продолжениями лучей.

Докажем, что изображение S' симметрично источнику S относительно плоскости зеркала. Для этого рассмотрим два прямоугольных треугольника: ΔSOP и ΔS'OP.

В этих треугольниках:

1. Сторона OP является общей.

2. Углы ∠SOP и ∠S'OP прямые и равны $90^\circ$, так как луч SO был направлен перпендикулярно зеркалу, а точка S' лежит на его продолжении.

3. Докажем, что углы ∠SPO и ∠S'PO равны. Угол падения i (угол между лучом SP и перпендикуляром к зеркалу в точке P) и угол отражения r (угол между лучом PK и тем же перпендикуляром) равны. Угол между падающим лучом SP и плоскостью зеркала, ∠SPO, равен $90^\circ - i$. Угол между отраженным лучом PK и зеркалом, назовем его ∠KPM (где M - точка на зеркале правее P), равен $90^\circ - r$. Следовательно, ∠SPO = ∠KPM. Угол ∠S'PO является вертикальным к углу ∠KPM, поэтому ∠S'PO = ∠KPM. Отсюда получаем, что ∠SPO = ∠S'PO.

Таким образом, прямоугольные треугольники ΔSOP и ΔS'OP равны по катету и прилежащему острому углу. Из равенства треугольников следует равенство соответствующих катетов: SO = S'O. Это означает, что изображение находится на таком же расстоянии за зеркалом, на каком предмет находится перед ним.

Поскольку изображение S' образовано на пересечении продолжений отражённых лучей, а не самих лучей (которые в действительности расходятся), оно по определению является мнимым.

Ответ: Мнимым называют изображение, которое образуется на пересечении продолжений световых лучей, а не самих лучей. Плоское зеркало даёт мнимое изображение, так как отражённые от него лучи света являются расходящимися, и глаз наблюдателя воспринимает их как исходящие из точки пересечения их продолжений, расположенной за зеркалом.

3. Почему на рисунке 140 (нижнем) пламя изображено...

Ответ: Вопрос неполон и ссылается на рисунок 140, который отсутствует. Дать ответ невозможно.