Zwierciadła wypukłe

około 12 minut
W tej lekcji1/12

Na prawym lusterku samochodu twoich rodziców jest wygrawerowany napis ostrzegający, że obiekty w lusterku są bliżej, niż się wydają. Dziwne, prawda? Lusterko nie kłamie i nikt niczego nie przesuwa. A jednak producent uznał, że musi cię ostrzec. Dziś dowiesz się, skąd bierze się ten napis — i dlaczego to fizyka, a nie usterka.

Zwierciadło wypukłe, czyli lustro wybrzuszone na zewnątrz

Zwierciadło wypukłe to zwierciadło, którego powierzchnia odbijająca jest wybrzuszona na zewnątrz — jak zewnętrzna strona łyżki albo bombka choinkowa. Zwykle jest to wycinek powierzchni kuli, więc mówimy o zwierciadle kulistym wypukłym.

Przez jego środek przechodzi oś optyczna — prosta prostopadła do powierzchni w jej środkowym punkcie. Względem niej opisujemy bieg wszystkich promieni.

Żadnego nowego prawa tu nie ma

Działa zwykłe prawo odbicia. W każdym punkcie zakrzywionej powierzchni kąt odbicia równa się kątowi padania: α=β\alpha = \beta.

Ognisko pozorne, do którego nie dociera światło

Skieruj na zwierciadło wypukłe wiązkę promieni równoległych do osi optycznej. Po odbiciu rozchodzą się na boki i nigdzie przed zwierciadłem się nie spotykają.

Obraz, który nigdy się nie zmienia

Tu nie ma przypadków do zapamiętania. Przy zwierciadle wklęsłym trzeba sprawdzać, gdzie stoi przedmiot względem ogniska. W wypukłym obraz jest zawsze taki sam:

Bieg promieni w zwierciadle wypukłym, krok po kroku

  1. 1

    Dwa promienie biegną równolegle do osi optycznej i padają na zwierciadło wypukłe w dwóch różnych punktach — jeden bliżej środka, drugi dalej od niego.

  2. 2

    W każdym z tych punktów normalna jest ustawiona inaczej: wybrzuszona powierzchnia odchyla ją na zewnątrz, i to tym mocniej, im dalej od środka zwierciadła leży punkt padania.

  3. 3

    Każdy promień odbija się zgodnie ze zwykłym prawem odbicia, od swojej własnej normalnej. Nic nadzwyczajnego się nie dzieje.

    α=β\alpha = \beta
  4. 4

    Ponieważ normalne były odchylone na zewnątrz, odbite promienie rozbiegają się na boki. Przed zwierciadłem nigdzie się nie przetną — wiązka została rozproszona.

  5. 5

    Rysujemy przedłużenia odbitych promieni do tyłu, za zwierciadło. Tam, i tylko tam, wszystkie się spotykają: w ognisku pozornym na osi optycznej.

    FF
  6. 6

    Odległość tego punktu od środka zwierciadła to ogniskowa. Uwaga: mierzymy ją za zwierciadłem, w miejscu, do którego nie dociera żaden promień.

    ff
Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 6 kroków odsłonięte.

Twoja kolej

Stoisz 30 cm przed dużą, wypolerowaną bombką choinkową i widzisz w niej swoją twarz. Potem cofasz się na drugi koniec pokoju, na 4 metry. Jak zmienia się przy tym RODZAJ obrazu?

Pułapka! Nie każde zakrzywione zwierciadło powiększa

Prawie każdy widział lusterko kosmetyczne albo lusterko u dentysty i zapamiętał: lustro wygięte = lustro powiększające. Stąd bardzo częsty błąd: skoro zwierciadło wypukłe też jest zakrzywione, to pewnie też powiększa.

Pułapka! W ognisku wypukłego nic nie zapalisz

Drugi błąd z tej samej rodziny: traktowanie ogniska zwierciadła wypukłego jak zwykłego ogniska.

Gdzie pracują zwierciadła wypukłe — i skąd ten napis na lusterku

  1. 1

    LUSTERKO BOCZNE W SAMOCHODZIE. Gdyby było płaskie, kierowca widziałby w nim tylko wąski pasek drogi tuż za autem. Wypukłe zbiera promienie z bardzo szerokiego obszaru i pokazuje go cały w małym lusterku.

  2. 2

    CENA JEST TAKA: obraz jest pomniejszony. Wszystko, co widać w takim lusterku, jest mniejsze, niż byłoby w lustrze płaskim.

  3. 3

    TWÓJ MÓZG OCENIA ODLEGŁOŚĆ PO WIELKOŚCI. Przez całe życie uczył się prostej reguły: im mniejszy wydaje się znajomy przedmiot, tym dalej się znajduje.

  4. 4

    STĄD NAPIS NA SZKLE. Lusterko pomniejsza obraz auta jadącego z tyłu, a mózg z tego pomniejszenia wnioskuje, że auto jest dalej, niż jest naprawdę. Ostrzeżenie „obiekty są bliżej, niż się wydają” to nie informacja o wadzie lusterka, tylko bezpośrednia konsekwencja pomniejszenia.

Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 4 kroków odsłonięte.

Twoja kolej

Wyjeżdżasz z garażu i patrzysz w wypukłe lustro zawieszone przy bramie. Jaki obraz chodnika w nim widzisz i co z tego wynika?

Ściąga do zapamiętania

Co robi zwierciadło wypukłe z wiązką równoległą i jaki daje obraz?

Zwierciadło wypukłe jest wybrzuszone na zewnątrz (spód łyżki, bombka) i rozprasza wiązkę równoległą do osi optycznej. Odbite promienie nigdzie się nie przecinają — przecinają się dopiero ich przedłużenia za zwierciadłem, w ognisku pozornym F. Ogniskowa f to odległość tego ogniska od zwierciadła. Obraz jest zawsze taki sam, niezależnie od odległości przedmiotu: pozorny, prosty i pomniejszony — nie ma żadnych przypadków do zapamiętania. Zaletą jest szerokie pole widzenia, dlatego używa się go w lusterkach bocznych samochodu, lustrach na zakrętach, w sklepach i przy wyjazdach z garażu. Napis ostrzegający, że obiekty są bliżej, niż się wydają, bierze się z pomniejszenia obrazu: mózg z małego obrazu wnioskuje dużą odległość. Porównanie: wklęsłe skupia i ma ognisko rzeczywiste, wypukłe rozprasza i ma ognisko pozorne. W obu działa zwykłe prawo odbicia.

Sprawdź się!

Odpowiedziano na 0 z 5 pytań

Skróty klawiszowe quizu: klawisze od 1 do 4 wybierają odpowiedź, Enter sprawdza, a po sprawdzeniu przechodzi do następnego pytania. Każdy przycisk możesz też wybrać Tabem i Spacją.

1

Co robi zwierciadło wypukłe z wiązką promieni równoległych do osi optycznej?

2

Dlaczego ognisko zwierciadła wypukłego nazywamy pozornym?

3

Przedmiot ustawiono najpierw blisko zwierciadła wypukłego, a potem bardzo daleko od niego. Jaki obraz powstanie w obu przypadkach?

4

Skąd bierze się napis na lusterku bocznym samochodu ostrzegający, że obiekty są bliżej, niż się wydają?

5

Dlaczego lustra na zakrętach dróg i pod sufitami sklepów są wypukłe, a nie płaskie?

Następny temat
Zjawisko załamania światła