Плоское зеркало: особый неизменный случай
1 · Прогноз
Обычное плоское зеркало — бытовой случай зеркального изображения. При удалении предмета от плоского зеркала меняется ли размер его мнимого изображения?
- Изображение уменьшается при удалении предмета.
- Нет — изображение плоского зеркала всегда того же размера, что предмет (увеличение ровно 1), при любом расстоянии.
- Изображение растёт при удалении предмета.
2 · Подготовка
- Откройте пресет plane-mirror и нажмите «Сброс».
- Включите показание расстояния до изображения.
- Задайте расстояние до предмета для каждой пробы и запишите расстояние до изображения.
3 · Сбор данных
| Расстояние до предмета d_o (cm) | Расстояние до изображения d_i (cm) |
|---|---|
| 20.00 | |
| 40.00 | |
| 60.00 |
Постройте d_i (ось y) против d_o (ось x) для трёх проб. Линия прямая через начало с наклоном −1?
4 · Анализ
- Для одной пробы убедитесь, что d_i = −d_o точно (плоское зеркало — предел зеркального уравнения при f → ∞). Сравните с таблицей.
- Объясните, почему изображение плоского зеркала всегда сидит ровно настолько за зеркалом, насколько предмет перед ним, и почему увеличение всегда ровно 1.
5 · Развитие
- Плоское зеркало можно считать кривым зеркалом с бесконечным фокусным расстоянием (идеально плоское = нулевая кривизна). Используя 1/f = 1/d_o + 1/d_i при f → ∞, объясните, почему это даёт ровно d_i = −d_o.
- При подходе к плоскому зеркалу ваше изображение идёт навстречу с той же скоростью — расстояние до изображения всегда точно равно вашему расстоянию от поверхности. Почему это делает плоские зеркала уникально простыми по сравнению с искривлёнными зеркалами и линзами?
Физика этого эксперимента
Плоское зеркало как f → ∞
Плоское зеркало — особый случай зеркального уравнения с бесконечным фокусным расстоянием: 1/∞ = 1/d_o + 1/d_i даёт ровно d_i = −d_o, увеличение всегда 1 — неувеличенное прямое мнимое изображение.