Номер 2, страница 201 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 42. Плоское зеркало. Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны - номер 2, страница 201.

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

Мнимым называют изображение, которое образуется на пересечении не самих отраженных (или преломленных) световых лучей, а их продолжений, проведенных в обратном направлении. Такое изображение нельзя спроецировать на экран, так как в точке его расположения световые лучи в действительности не сходятся. Наблюдатель видит мнимое изображение в той точке, откуда, как ему кажется, исходят лучи.

Доказательство, что плоское зеркало дает мнимое изображение.

Решение

Чтобы доказать, что плоское зеркало формирует мнимое изображение, нужно показать, что лучи, исходящие из одной точки предмета, после отражения от зеркала расходятся, но их продолжения пересекаются в одной точке за зеркалом.

1. Пусть S — точечный источник света (предмет), а MN — плоскость зеркала. Опустим из точки S перпендикуляр SP на зеркало.

2. Построим точку S' на продолжении этого перпендикуляра за зеркалом так, чтобы расстояние от нее до зеркала было равно расстоянию от источника до зеркала, то есть PS' = SP. Мы докажем, что S' является изображением точки S.

3. Проведем из точки S произвольный луч SO, падающий на зеркало в точке O. Соединим точку O с точкой S'.

4. Рассмотрим прямоугольные треугольники ΔSPO и ΔS'PO. У них:

• катет PO — общий;
• катеты SP и S'P равны по построению (SP = S'P);
• углы при вершине P прямые (∠SPO = ∠S'PO = 90°).

Следовательно, треугольники ΔSPO и ΔS'PO равны по двум катетам.

5. Из равенства треугольников следует равенство соответствующих углов: ∠SOP = ∠S'OP.

6. Теперь применим закон отражения света. Угол падения α — это угол между падающим лучом SO и нормалью (перпендикуляром) к зеркалу в точке O. Угол отражения β — это угол между отраженным лучом и той же нормалью. Закон отражения гласит: $α = β$.

Угол ∠SOP — это угол между падающим лучом и плоскостью зеркала. Он связан с углом падения соотношением: $α = 90° - ∠SOP$.

Отраженный луч должен идти так, чтобы угол отражения β был равен углу падения α. Это значит, что угол, который отраженный луч составляет с зеркалом, также должен быть равен ∠SOP.

7. Мы доказали, что ∠S'OP = ∠SOP. Это означает, что луч, идущий по направлению S'O, составляет с зеркалом такой же угол, как и падающий луч SO. Следовательно, отраженный от зеркала луч пойдет именно вдоль прямой, являющейся продолжением отрезка S'O.

Поскольку мы выбрали луч SO произвольно, это справедливо для любого луча, исходящего из точки S. Все отраженные лучи будут расходиться так, как будто они вышли из одной точки S', расположенной за зеркалом. Так как изображение S' образовано пересечением продолжений отраженных лучей, а не самими лучами, оно является мнимым.

Ответ: Мнимое изображение — это изображение, образованное на пересечении продолжений отраженных или преломленных лучей. Плоское зеркало дает мнимое изображение, потому что отраженные от него лучи света являются расходящимся пучком, и только их продолжения пересекаются в одной точке за зеркалом, где и формируется видимое наблюдателем изображение.

3. На верхнем рисунке 142 мы наблюдаем оптическую иллюзию, которая демонстрирует природу мнимого изображения, создаваемого плоским зеркалом.

Решение

На самом деле на рисунке горит только одна свеча. Вторая свеча не зажжена. Между ними установлена вертикальная стеклянная пластина. Стекло обладает свойством одновременно пропускать свет (быть прозрачным) и частично отражать его, работая как плоское зеркало.

Эксперимент устроен следующим образом:

1. Зажженная свеча расположена с одной стороны от стекла.
2. Стеклянная пластина, как плоское зеркало, создает мнимое изображение пламени зажженной свечи. Это изображение является прямым, такого же размера, как и предмет, и находится на таком же расстоянии за стеклом, на каком реальная свеча находится перед ним.
3. Вторая, незажженная свеча, размещается точно в том месте, где наблюдатель видит мнимое изображение первой свечи.

В результате для наблюдателя свет от отраженного пламени первой свечи визуально накладывается на фитиль второй (реальной, но незажженной) свечи. Это создает убедительную иллюзию, что вторая свеча тоже горит. Таким образом, мы видим одну настоящую горящую свечу и вторую "горящую" свечу, которая на самом деле является мнимым изображением первой.

Ответ: На рисунке горит только одна свеча. Вторая "горящая свеча" — это мнимое изображение пламени первой свечи, которое создается отражением в стеклянной пластине, расположенной между свечами. Незажженная свеча помещена точно в то место, где формируется это мнимое изображение, что и создает иллюзию горения обеих свечей.