Οπτική

Επίπεδος καθρέφτης

Επίπεδο κάτοπτρο δημιουργεί όρθια, ιδίου μεγέθους φανταστική εικόνα το ίδιο βάθος πίσω όσο το αντικείμενο μπροστά.

Επίπεδος καθρέφτης — διαδραστική προσομοίωση Οπτική. Επίπεδο κάτοπτρο δημιουργεί όρθια, ιδίου μεγέθους φανταστική εικόνα το ίδιο βάθος πίσω όσο το αντικείμενο μπροστά. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Επίπεδος καθρέφτης

Επίπεδος καθρέφτης παράγει όρθια, ίδιου μεγέθους φαινομενική εικόνα εξίσου πίσω όσο το αντικείμενο είναι μπροστά.

Η ανάκλαση σε επίπεδη επιφάνεια ακολουθεί τον νόμο της ανάκλασης. Η απόσταση εικόνας ισούται με την απόσταση αντικειμένου πίσω από τον καθρέφτη, δίνοντας μεγέθυνση μονάδας. Η εικόνα είναι φαινομενική επειδή οι ανακλώμενες ακτίνες δεν συγκλίνουν πραγματικά εκεί — ο εγκέφαλος προεκτείνει προς τα πίσω κατά τις διακεκομμένες προεκτάσεις.

• m = +1
• Απόσταση εικόνας = απόσταση αντικειμένου

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Ένας συνηθισμένος επίπεδος (επίπεδος) καθρέφτης είναι η καθημερινή περίπτωση καθρεφτισμού εικόνας. Καθώς απομακρύνεις αντικείμενο από επίπεδο καθρέφτη, το μέγεθος της φαινομενικής εικόνας του αλλάζει;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Η εικόνα συρρικνώνεται καθώς το αντικείμενο απομακρύνεται.
• Όχι — η εικόνα επιπέδου καθρέφτη είναι πάντα ίδιου μεγέθους με το αντικείμενο (μεγέθυνση ακριβώς 1), ό,τι κι αν είναι η απόσταση.
• Η εικόνα μεγαλώνει καθώς το αντικείμενο απομακρύνεται.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Απόσταση αντικειμένου d_o (cm)

Τι μετράς:

• Απόσταση εικόνας d_i (cm)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή plane-mirror και πάτησε Επαναφορά.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη απόστασης εικόνας.
3. Ρύθμισε την απόσταση αντικειμένου για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την απόσταση εικόνας.

Κυρίαρχη εξίσωση

Επίπεδος καθρέφτης ως f → ∞ — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

Επίπεδος καθρέφτης είναι η ειδική περίπτωση της εξίσωσης καθρέφτη με άπειρη εστιακή απόσταση: 1/∞ = 1/d_o + 1/d_i επιβάλλει d_i = −d_o ακριβώς, με μεγέθυνση πάντα 1 — αμεγέθυντη, όρθια φαινομενική εικόνα.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, επιβεβαίωσε d_i = −d_o ακριβώς (επίπεδος καθρέφτης είναι το όριο f → ∞ της εξίσωσης καθρέφτη). Σύγκρινε με τον πίνακα.
• Εξήγησε γιατί η εικόνα επιπέδου καθρέφτη κάθεται πάντα ακριβώς εξίσου πίσω από τον καθρέφτη όσο το αντικείμενο κάθεται μπροστά του, και γιατί η μεγέθυνση είναι πάντα ακριβώς 1.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Επίπεδος καθρέφτης μπορεί να θεωρηθεί καμπύλος καθρέφτης με άπειρη εστιακή απόσταση (τέλεια επίπεδος = μηδενική καμπυλότητα). Εξήγησε, χρησιμοποιώντας 1/f = 1/d_o + 1/d_i με f → ∞, γιατί αυτό επιβάλλει d_i = −d_o ακριβώς.
• Καθώς περπατάς προς επίπεδο καθρέφτη, η εικόνα σου περπατά προς εσένα με τον ίδιο ρυθμό — η απόσταση εικόνας πάντα ταιριάζει ακριβώς με τη δική σου απόσταση από την επιφάνεια του καθρέφτη. Γιατί αυτό κάνει τους επίπεδους καθρέφτες μοναδικά απλούς σε σύγκριση με καμπυλώδεις καθρέφτες και φακούς;

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties
• Middle School Physical Science — Waves meeting materials

1. Καλώς όρισες στον Επίπεδο καθρέφτη
2. Επίλεξε το αντικείμενο
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Εικόνα πίσω από τον καθρέφτη
5. Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
6. Το κατάφερες!

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Η εξίσωση καθρέφτη