ЧОМУ МИ БАЧИМО ПРЕДМЕТИ?

Більшість навколишніх предметів ми бачимо завдяки тому, що вони відбивають світло, яке падає на них. Відбивають світло різні предмети не однаково — саме це й надає розмаїтості навколишньому світові.

Предмети, що відбивають майже все світло, яке падає на них, здаються нам зазвичай білими (але далеко не завжди: наприклад, дзеркала, що добре відбивають
світло, білими не виглядають!). Однак навіть сліпуче білий сніг відбиває не всі 100, а тільки 80—85 відсотків світла, що падає на нього.

Предмети ж, які поглинають майже все світло, що падає на них, здаються нам чорними. Але навіть чорне сукно все ж таки відбиває кілька відсотків світла. І розрахунки свідчать, що завдяки цьому чорне сукно в ясний сонячний день відбиває приблизно в десять тисяч разів більше світла, ніж білий сніг у місячну ніч! Чому ж тоді сукно здається нам чорним навіть у сонячний день, а сніг — білим навіть у місячну ніч? Річ у тім, що все пізнається в порівнянні: і сукно, і сніг ми порівнюємо з іншими предметами, освітленими так само.

Предмет, що відбиває всього 10 % світла, здається нам звичайно темно-сірим. Однак, дивлячись на повний Місяць мало хто назве його темно-сірим, хоча виміри показують, що він відбиває теж 10 % сонячного світла, що падає на нього. Річ у тім, що кружок ми бачимо на білому тлі, а Місяць — на тлі темного нічного неба.

Вид повного Місяця мало кого залишає байдужим, тож уявіть собі, яке величне видовище являє собою Земля, якщо спостерігати її з Місяця. Для спостерігача, що перебуває на Місяці, Земля «світить» як 45 Місяців для земного спостерігача!

ДЗЕРКАЛЬНЕ ВІДБИТТЯ

Тіла, що відбивають світло «краще» за всі інші, ми взагалі не бачимо! Це — дзеркала. Вони відбивають до 80 % світла, що падає на них, але спробуйте побачити чисте дзеркало! Ви побачите раму дзеркала, порошини й подряпини на його поверхні, предмети, відбиті в дзеркалі…, але самого дзеркала, як не намагайтеся, ви не побачите!

ЗАКОНИ ВІДБИВАННЯ СВІТЛА

Хід світлових променів вивчають за допомогою приладу, який називають оптичним диском.

ПРОВЕДЕМО ДОСЛІД

Направимо промінь світла в площині диска на дзеркало, розташоване перпендикулярно до площини диска. Після відбиття промінь також буде йти в площині диска. Це означає, що справедливий

перший закон відбивання світла: відбитий промінь лежить у одній площині з променем, що падає, та перпендикуляром до дзеркала, поставленим у точці падіння променя.

Щоб установити, як пов'язані напрями променів світла — того, що падає, та відбитого, — визначимо кути падіння та відбивання.

Кутом падіння променя називають кут між променем, що падає, і перпендикуляром до дзеркала, поставленим у точці падіння . Кут падіння позначають часто грецькою літерою α (альфа). А кут між відбитим променем і перпендикуляром до дзеркала називають кутом відбивання та позначають часто β (бета).

Змінюючи кут падіння й вимірюючи щоразу кут відбивання, ми переконаємося, що справедливий

другий закон відбивання світла: кут відбивання дорівнює кутові падіння.

Розглянуте відбиття світла називають дзеркальним. Воно відбувається в разі відбиття світла від дуже гладкої поверхні. У такому разі паралельний пучок променів після відбиття залишається паралельним .

РОЗСІЯНЕ ВІДБИВАННЯ

ПРОВЕДЕМО ДОСЛІД

Направимо тепер пучок світла на аркуш паперу. Цього разу ми побачимо не відбитий пучок, а світлу пляму. Річ у тім, що поверхня паперу шорсткувата, а після відбиття від шорсткуватої поверхні промені розсіюються в усі боки .

Таке відбивання світла називають розсіяним.

Наочною моделлю дзеркального й розсіяного відбиття є відбиття Місяця у воді .

Поверхня тихого озера відбиває світло дзеркально, і тому ми бачимо в озері чітке зображення Місяця. А на поверхні моря завжди є хвилі, завдяки яким відбиток Місяця «розбивається» та перетворюється на місячну доріжку.

Навколишні предмети ми бачимо саме тому, що вони відбивають світло розсіяної А дивлячись на поверхні, що відбивають світло дзеркально, ми бачимо відбивання інших предметів.

СВІТЛО «ВИБИРАЄ» НАЙКОРОТШИЙ ШЛЯХ!

Як ви вже знаєте, у порожнечі або однорідному середовищі світло поширюється вздовж прямої, тобто найкоротшим шляхом.

Давньогрецький учений Герон помітив, що світло «вибирає» найкоротший шлях і в разі відбиття!

Можна довести, що, дотримуючись закону відбивання, світло проходить шлях, що дорівнює довжині відрізка S'А.

А якби світло відбилося від дзеркала в якійсь іншій точці, наприклад у точці С, то пройдений світлом шлях дорівнював би довжині ламаної S'СА. А довжина будь-якої ламаної завжди більша від довжини відрізка з тими самими кінцями — у розглядуваному випадку відрізка S'А.

ЯК ВИНИКАЄ ЗОБРАЖЕННЯ В ДЗЕРКАЛІ?

Якщо побудувати хід відбитих від дзеркала променів, що вийшли із точкового джерела світла 8 (рис. 18.1), ми помітимо, що продовження відбитих променів перетинаються в одній точці S'. Людині, в око якої потраплять відбиті промені, здаватиметься, що всі вони вийшли з точки S'.

Точку, у якій перетинаються продовження відбитих дзеркалом променів, що вийшли з точкового джерела, називають зображенням точкового джерела.

Зображення в дзеркалі називають уявним, тому що в точці-зображенні сходяться не промені, а їхні продовження.

ДЕ РОЗТАШОВАНО ЗОБРАЖЕННЯ В ДЗЕРКАЛІ?

Закріпимо червоний і синій олівці однакового розміру вертикально на столі, а точно між ними поставимо дзеркало так, щоб воно було перпендикулярно до відрізка, що з'єднує основи олівців. Висота дзеркала повинна бути меншою, ніж довжина олівців.

Ми побачимо, що зображення червоного олівця в дзеркалі збігається із синім олівцем!

Це означає, що зображення червоного олівця розташовано на такій же відстані від дзеркала, що й синій олівець, причому розмір зображення червоного олівця дорівнює розміру синього олівця.

Отже, дослід та геометрична побудова свідчать, що уявне зображення предмета в дзеркалі й сам предмет розташовані по різні боки від дзеркала на одній прямій, перпендикулярній до площини дзеркала, і на однакових відстанях від дзеркала.

Розмір зображення предмета в дзеркалі дорівнює розміру самого предмета.