Опыты с зеркалом в классе: решение задачи

Вот несколько экспериментов с зеркалом, которые можно провести в аудитории, с описанием и объяснением: Опыт 1: Отражение света и мнимое изображение Что понадобится: * Зеркало (плоское) * Небольшой предмет (например, карандаш, ручка, небольшой игрушечный предмет) * Линейка или рулетка Как проводить опыт: 1. Поставьте зеркало вертикально на стол или держите его в руках. 2. Поместите предмет перед зеркалом на некотором расстоянии. 3. Посмотрите в зеркало на отражение предмета. 4. Измерьте расстояние от предмета до зеркала. 5. Попробуйте оценить расстояние от зеркала до изображения предмета, которое вы видите. 6. Подвигайте предмет ближе к зеркалу и дальше от него, наблюдая за изменением изображения. Что наблюдаем: Мы видим изображение предмета в зеркале. Это изображение кажется находящимся за зеркалом. Когда мы двигаем предмет, его изображение также двигается. Объяснение движения: В данном случае происходит отражение света. Лучи света от предмета падают на поверхность зеркала и отражаются от неё. Наши глаза воспринимают эти отражённые лучи так, как если бы они исходили из точки за зеркалом. Это изображение называется мнимым, потому что оно не может быть получено на экране. Движение, которое происходит, это: * **Движение света:** Лучи света распространяются от предмета, достигают зеркала и отражаются от него. * **Движение изображения:** Когда вы перемещаете предмет, изменяется точка, из которой исходят лучи света. Соответственно, изменяется и точка, из которой эти лучи кажутся исходящими после отражения, то есть положение мнимого изображения. Изображение движется симметрично относительно зеркала: если предмет приближается к зеркалу на 10 см, то и изображение приближается к зеркалу на 10 см (с другой стороны). Опыт 2: Симметрия отражения Что понадобится: * Зеркало (плоское) * Лист бумаги * Ручка или карандаш * Буквы или цифры, написанные на листе (например, "Р", "3", "А") Как проводить опыт: 1. Напишите на листе бумаги несколько букв или цифр, которые имеют или не имеют осевой симметрии (например, "Р", "3", "А", "В", "О"). 2. Поставьте зеркало вертикально на лист бумаги так, чтобы оно делило написанную букву пополам или находилось рядом с ней. 3. Посмотрите на отражение буквы в зеркале. Что наблюдаем: Некоторые буквы (например, "А", "О") выглядят в зеркале так же, как и в оригинале. Другие буквы (например, "Р", "3", "В") выглядят перевёрнутыми или изменёнными. Объяснение движения: Этот опыт демонстрирует свойство зеркального отражения, а именно **зеркальную симметрию**. Движение, которое происходит, это: * **Отражение относительно плоскости:** Зеркало действует как плоскость симметрии. Каждая точка предмета (буквы) отражается в точку, расположенную на таком же расстоянии от зеркала, но по другую сторону. * **Изменение ориентации:** Зеркало меняет ориентацию объекта "слева направо" (или "справа налево"). Это не поворот, а именно зеркальное отражение. Например, если у буквы "Р" палочка справа, то в зеркале она будет казаться слева. Это можно представить как "выворачивание" объекта наизнанку относительно плоскости зеркала. Опыт 3: Угол падения равен углу отражения Что понадобится: * Зеркало (плоское) * Лазерная указка (или фонарик с узким пучком света) * Лист бумаги * Транспортир * Карандаш Как проводить опыт: 1. Положите лист бумаги на стол. 2. Поставьте зеркало вертикально на лист бумаги. 3. Направьте луч лазерной указки на поверхность зеркала под некоторым углом. 4. Наблюдайте за отражённым лучом. 5. Отметьте на листе бумаги точки, через которые проходит падающий луч, точку падения на зеркало и точки, через которые проходит отражённый луч. 6. Уберите зеркало. Соедините отмеченные точки, чтобы нарисовать траектории падающего и отражённого лучей. 7. В точке падения проведите перпендикуляр к поверхности зеркала (это называется нормалью). 8. С помощью транспортира измерьте угол между падающим лучом и нормалью (угол падения) и угол между отражённым лучом и нормалью (угол отражения). Что наблюдаем: Мы видим, что луч света, падающий на зеркало, отражается от него. При измерении углов мы обнаруживаем, что угол падения всегда равен углу отражения. Объяснение движения: Этот опыт демонстрирует один из основных законов оптики – **закон отражения света**. Движение, которое происходит, это: * **Распространение света по прямой:** Лучи света распространяются прямолинейно в однородной среде. * **Изменение направления при отражении:** Когда луч света достигает поверхности зеркала, его направление изменяется. Это изменение направления происходит таким образом, что угол между падающим лучом и нормалью к поверхности (угол падения, \(\alpha\)) равен углу между отражённым лучом и нормалью (угол отражения, \(\beta\)). \[\alpha = \beta\] Это не движение самого зеркала или предмета, а изменение траектории движения световых частиц (фотонов) или волн при взаимодействии с поверхностью. Свет "отскакивает" от поверхности, сохраняя определённое соотношение углов. Эти эксперименты просты в проведении, наглядны и позволяют школьникам понять основные принципы работы зеркала и законы отражения света.