ZWIERCIADŁA
Jak działa lustro płaskie i jakie tworzy obrazy
Zwierciadło płaskie to gładka, wypolerowana powierzchnia odbijająca światło kierunkowo – np. lustro w łazience. Dzięki prawu odbicia tworzy wyraźny obraz przedmiotu. Ale co dokładnie widzimy i gdzie ten obraz się znajduje?
Lustro płaskie wykorzystuje prawo odbicia: kąt padania równa się kątowi odbicia. W codziennym życiu spotykamy je wszędzie – od małego lusterka w samochodzie po wielkie zwierciadła w salonach piękności. Znajomość jego właściwości pozwala zrozumieć, dlaczego obrazy wyglądają tak, a nie inaczej.
- 🪞 Lustro łazienkowe – codzienne sprawdzanie wyglądu; obraz tej samej wielkości co Ty
- 🚗 Lustro wsteczne – kierowca widzi obraz samochodu z tyłu; często wypukłe (omówione w następnej lekcji)
- 🚢 Peryskop – układ dwóch luster płaskich umożliwia obserwację z okrętu podwodnego nad powierzchnią wody
- ✨ Kalejdoskop – wiele zwierciadeł płaskich tworzy symetryczne, kolorowe wzory
Zasada działania zwierciadła płaskiego
Promienie świetlne padające na zwierciadło płaskie odbijają się zgodnie z prawem odbicia. Każdy punkt przedmiotu wysyła promienie we wszystkich kierunkach; te, które trafiają na lustro, odbijają się tak, że kąt padania = kąt odbicia.
Obraz w lustrze płaskim jest: pozorny (wirtualny), prosty (nieodwrócony), tej samej wielkości co przedmiot oraz symetryczny względem płaszczyzny zwierciadła. Odległość obrazu od zwierciadła jest równa odległości przedmiotu od zwierciadła.
Powstawanie obrazu pozornego w zwierciadle płaskim
Gdy przedmiot zbliża się do lustra – obraz też się zbliża (i odwrotnie)
Obraz nazywamy pozornym (wirtualnym), ponieważ promienie świetlne nie przechodzą przez miejsce, w którym widzimy obraz. Wydaje się, że promienie wychodzą z tego punktu – to przedłużenia promieni odbitych wstecz. Gdybyśmy tam postawili ekran, nic by się nie wyświetliło.
W zwierciadle płaskim odległość obrazu od zwierciadła = odległość przedmiotu od zwierciadła. Obraz jest symetryczny – jakby lustro było „oknem" do drugiego świata.
Zwierciadło a symetria
Dlaczego tekst przed lustrem wygląda „odwrócony" – np. napis „AMBULANS" na karetce widzimy w lusterku wstecznym jako czytelny dla kierowcy? To efekt odbicia lustrzanego: lustro zamienia lewą i prawą stronę, nie górę i dół. Twój palec wskazujący po prawej stronie ciała ma w lustrze odpowiednik po „prawej" stronie odbicia – ale z perspektywy obserwatora to nadal ta sama strona przestrzeni. Obraz jest symetryczny względem płaszczyzny zwierciadła.
Efekt lustrzanego odbicia – zamiana lewej i prawej strony
Peryskop to urządzenie złożone z dwóch luster płaskich ustawionych równolegle pod kątem 45°. Promienie światła odbijają się najpierw od górnego lustra (skierowanego ku powierzchni), potem od dolnego – i trafiają do oka obserwatora. Dzięki temu załoga okrętu podwodnego może oglądać powierzchnię morza nie wynurzając się. Ten sam schemat działa w peryskopach czołgowych i w niektórych zabawkach optycznych.