Hur man får reda på hur jag verkligen ser ut

Griffith Observatory har (eller hade) en riktig rätvinklig spegel ... två speglar inställda i en 90 graders vinkel och perfekt placerade.

När du stod framför den, ja, där var du i all din "hur andra ser mig" härlighet.

Reflektion och strålmodellen av ljus - Lektion 2 - Bildbildning i plana speglar

Rätvinklade speglar

Hittills har vi fokuserat på bilderna bildade av en enda plan spegel. Ibland finns det optiska system som består av två eller flera speglar. Ett sådant system som ofta finns i hem är ett par plana speglar angränsade i rät vinkel mot varandra. Ett sådant system kallas a rätvinklig spegel (ganska smart, va?). Kanske har du en rätvinklig spegel inställd i ett av ditt hus badrum. Om du har en chans att titta noga på bilderna som bildas av rätvinkliga speglar kommer du att märka att rätvinklade speglar ger tre bilder. Intressant är att en enda spegel producerar en enda bild; en annan spegel ger en andra bild; men när du sätter ihop de två enstaka speglarna i rät vinkel finns det tre bilder. Så varför finns det tre bilder och hur kan de tre bilderna jämföras och kontrasteras? Flickr Physics PhotoEtt ljus placeras framför en rätvinklig spegel. Tre bilder bildas av spegeln.

Undersöker de tre bildernaDiagrammen nedan visar de tre bilderna av ett rätvinkligt spegelsystem. Platsen där en person måste se för att se sin bild och den resulterande bildens vänster-höger orientering visas. I båda fallen lyfter föremålet hans vänstra hand.
Diagram A och Diagram B visar utseendet på din bild när du ser i en av spegelns enskilda ansikten. Dessa två plana spegelbilder visar den vänster-höger-vändningen som diskuterades tidigare i lektion 2. Medan objektet lyfter upp sin vänstra hand verkar bilden höja den högra handen. Denna bildkarakteristik är inte ovanlig, för vi har redan diskuterat den i detalj tidigare i lektion 2. Dessa två bilder kallas ibland primära bilder. När du tittar på en primärbild reflekterar ljuset från en enda spegel innan det kommer till ditt öga. Diagram C visar mittbildens utseende, ibland kallad a sekundär bild. Den sekundära bilden visar inte vänster-höger-vändning; en noggrann inspektion av Diagram C avslöjar att medan objektet höjer vänster hand, höjer bilden också vänster hand. Varför skillnaden? Varför skulle sekundärbilden inte producera den vänster-höger-omvändningen som vi observerar i de flesta plana spegelbilder? För att svara på dessa frågor måste vi börja utveckla en förståelse för bildplatserna för dessa tre bilder och generera stråldiagram för dessa tre bilder. Det har redan påpekats att en bild är den plats i rymden där allt reflekterat ljus verkar avvika från. Alla som tittar på bilden skulle se på samma plats. Således, om du kunde se på bilden från minst två olika platser och förlänga siktlinjerna bakom spegeln, skulle du kunna bestämma bildens plats. Denna siktlinjemetod används ofta i fysiklaboratorier för att bestämma placeringen av de tre bilderna. Diagrammet nedan visar de siktlinjer som krävs för att se de tre olika bilderna som produceras av ett rätvinkligt spegelsystem. Siktlinjer ritas för två olika ögonplatser. När dessa siktlinjer förlängs bakåt görs tre skärningspunkter - en för varje bild.
En inspektion av diagrammet visar att bild # 1 ligger direkt över spegelns ansikte och samma avstånd bakom spegeln som objektet är framför spegeln (inget överraskande ännu). Bild nr 2 är placerad tvärs över den andra sidan av spegeln och samma avstånd bakom spegeln som objektet är framför spegeln (fortfarande inget överraskande). Bild # 3 är placerad direkt genom veckets spegel och samma avstånd från vecket som objektet är från vecket (nu kan det vara förvånande). I själva verket passerar en diagonal linje från objektplatsen genom spegelns veck genom den tredje bilden. Så bildplatserna för de primära bilderna finns på vanligt sätt; men bildplatsen för sekundärbilden måste hittas genom att mäta objektets avstånd till spegelns veck och sedan mäta längs den diagonala linjen samma avstånd bakom spegeln.

Stråldiagram för den sekundära bildenNu när vi vet var bilderna finns är vi redo att göra det rita stråldiagram för de tre bilderna. Stråldiagram för de primära bilderna är konstruerade på samma sätt som demonstrerades tidigare i lektion 2. Sekundärbilden är den enda nya vridningen till att rita stråldiagram för rätvinkliga spegelsystem. Metoden börjar på vanligt sätt: när den sekundära (eller mellersta) bilden har lokaliserats använder du siktlinjen för att bestämma hur ljuset reflekteras från spegelns andra yta mot ögat. Då inträffar vridningen: använd nu reflektionslagen för att bestämma hur ljus når spegelns andra yta. Det vill säga, rita en normal linje, mät vinkeln som den reflekterade strålen hanar med den normala och dra sedan den infallande strålen till den andra ytan. Denna infallande stråle kommer från spegelns första yta; sålunda är den infallande strålen på spegelns andra yta enbart den reflekterade strålen från den första ytan. Nu när du har bestämt infallspunkten på det första ansiktet, dra den infallande strålen från objektet till denna infallspunkt. Dessa tre steg illustreras nedan.
Vänster-höger reversering - När NIKE visas som EKINStråldiagrammen för alla tre bilderna av en rätvinklig spegel visas i diagrammet till höger. Observera att de två primära bilderna (bilderna 1 och 2) ses av ögat som resultatet av en enda reflektion av ljus från en enda spegel. Den sekundära bilden (bild 3) ses dock av ögat som resultatet av en dubbel reflektion. Det vill säga att ljus måste reflektera från båda spegelytorna för att se sekundärbilden. Detta hjälper till att förklara observationen att de primära bilderna uppvisar vänster-höger-reversering men den sekundära bilden inte. När du tittar på din NIKE-skjorta i en av spegelns ansikten visas NIKE-bokstäverna som EKIN. Inte bara skulle bokstävernas ordning vara omvänd, utan även bokstäverna själva verkar omvända (vilket inte är lätt att göra när man skriver från ett tangentbord). Men när du tittar på din NIKE-skjorta i spegelns veck, förblir NIKE http://NIKE.As diskuteras tidigare i lektion 2, förklaras den uppenbara vänster-höger-vändningen av en plan spegelbild av vändning av referensramar. Istället för att se din tröja från bakom skjortan, du tittar på din skjorta från en person som står framför din skjorta. Det är som om din referensram har roterats 180 grader kring den imaginära axeln som sträcker sig från ditt huvud till tårna. Denna omkoppling av referensramar leder till att vänster-höger-omvändning uppträder. Så en enda reflektion får NIKE att vända en gång och producera EKIN (men återigen skulle själva bokstäverna vändas). Men när du tittar på den sekundära bilden ser du en bild av en bild - en dubbel reflektion. Den dubbla reflektionen av ljus (som är fallet med den mellersta bilden) får bokstäverna i NIKE att vända om till EKIN och sedan vända tillbaka till NIKE. Den dubbla ljusreflektionen får referensramen att rotera hela 360 grader. En 360-graders rotation runt en axel är en fullständig rotation, som återgår till din vanliga referensram.

Nästa avsnitt: Andra system för flera speglarHoppa till nästa lektion: Anatomy of a Curved Mirror42

Det är lite av en chock, men där har du det. Vi är alla asymmetriska.

Lämna en kommentar