Задание 15, страница 202 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Упражнение 39. § 42. Плоское зеркало. Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны - страница 202.

Для наблюдения из укрытия используют прибор перископ (рис. 144). Сделайте зеркальный перископ. Изготовьте четырёхгранную трубу из картона. Внутренние стенки трубы оклейте чёрной бумагой, с обоих концов сделайте вырезы и укрепите два плоских зеркала параллельно друг другу под углом 45° к горизонту. С помощью своего перископа наблюдайте предметы, находящиеся за препятствием, например за забором.

Перископ — это оптический прибор, который позволяет вести наблюдение из укрытия, находясь ниже или в стороне от линии прямой видимости объекта. Принцип действия простейшего зеркального перископа, который предлагается изготовить в задании, основан на законе отражения света.

В основе прибора лежит полая труба, внутри которой закреплены два плоских зеркала. Для успешной работы перископа важны следующие моменты, указанные в задании:

Расположение зеркал под углом 45°

Каждое из двух зеркал устанавливается под углом $45^\circ$ к оси трубы (или к горизонту, если труба расположена вертикально). Это необходимо для того, чтобы повернуть ход световых лучей на $90^\circ$. Свет от наблюдаемого объекта падает на верхнее зеркало. Согласно закону отражения (угол падения равен углу отражения), горизонтальный луч света, упав на зеркало, поверхность которого составляет с ним угол $45^\circ$, отразится и изменит свое направление на $90^\circ$. Таким образом, луч будет направлен вертикально вниз по трубе.

Параллельность зеркал

Зеркала должны быть строго параллельны друг другу. Когда луч света, отраженный от верхнего зеркала, достигает нижнего, он снова отражается. Поскольку нижнее зеркало параллельно верхнему, оно также поворачивает луч света на $90^\circ$. В итоге луч, выходящий из перископа, становится параллельным лучу, который в него вошел. Это позволяет наблюдателю видеть объект так, как если бы он смотрел на него напрямую, только со смещенной точки зрения. Если бы зеркала не были параллельны, изображение было бы искажено или наклонено.

Ход лучей и получаемое изображение

Световой луч от объекта входит в верхнее окно, отражается от первого зеркала, проходит по трубе, отражается от второго зеркала и попадает в глаз наблюдателя. В результате двух последовательных отражений от плоских зеркал получается мнимое, прямое (не перевернутое) и равное по размеру объекту изображение. Каждое отдельное отражение в плоском зеркале создает зеркально-симметричное изображение (меняет "лево" и "право" местами). Двойное отражение в параллельных зеркалах компенсирует этот эффект, и итоговое изображение имеет ту же ориентацию, что и сам объект.

Оклейка внутренних стенок чёрной бумагой

Это делается для того, чтобы поглощать любые посторонние лучи света, которые могут попасть в трубу и отразиться от ее стенок. Такие "паразитные" отражения создают блики и снижают контрастность, "засвечивая" основное изображение. Чёрная матовая поверхность эффективно поглощает свет, делая изображение более чётким и ясным.

Таким образом, выполнив все инструкции, можно создать простой, но эффективный прибор для наблюдения за объектами, находящимися за препятствием, например, за забором или из окопа.

Ответ: Принцип работы перископа основан на законе отражения света. Свет от удаленного объекта попадает на верхнее зеркало, установленное под углом $45^\circ$ к направлению взгляда, и отражается вниз под углом $90^\circ$. Затем луч света попадает на второе зеркало, которое установлено параллельно первому. Оно снова отражает свет на $90^\circ$, направляя его в глаз наблюдателя. В результате наблюдатель видит прямое, мнимое и равное по размеру изображение объекта. Внутренние стенки трубы оклеиваются чёрной бумагой для поглощения рассеянного света и повышения качества изображения.