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反射, 平面鏡


今では、物体が反射または放出した光が目に届いた場合にのみ、物体が見えることを私たちは知っています。光の反射という現象を理解しましょう。
このレッスンでは、次のことを学びます。

  1. 反射とは
  2. 反省の法則
  3. 反射の種類
  4. 平面鏡

暗い部屋で懐中電灯が平面鏡や壁に当たるのを見たことがありますか?光に何が起こるか。光線の一部が跳ね返るのがわかります。この現象を光の反射といいます。

光線が空気とガラスのような 2 つの媒質の境界に当たると、光の一部が同じ媒質に戻ります。これを「光の反射」といいます。鏡などの高度に磨かれた表面は、そこに当たる光のほとんどを反射します。

反射の法則

平面鏡の表面に入射する光線を考えてみましょう。


入射光線は、表面に当たる光線です。
反射光線は、反射面に当たった後、同じ媒体に跳ね返る入射光線です。
入射点、ここでは「P」は、入射光線が当たり、反射光線が跳ね返る反射面上の点です。
法線は、入射点で反射面に垂直に引かれた線です。
入射角 (i) は、法線と入射光線の間の角度です。
反射角 (r) は、法線と反射光線の間の角度です。

光の反射の法則は、

反射の種類

正反射:平行な入射光線が、すべての反射光線が互いに平行になるように反射される場合、そのような反射は正反射または鏡面反射と呼ばれます。たとえば、平面鏡のように磨かれた滑らかな表面からの反射は、正反射を示します。滑らかな面に入射するすべての平行光線の入射角は同じであり、反射されるすべての光線の反射角も同じであるため、滑らかな面に入射する平行光線は次のように反射されます。一方向のみの平行光線。この特性により、鏡面、研磨された金属面、静止した水が画像を形成します。また、光沢のある表面を使用して光を正反射させることで、太陽光を暗い場所に向けることができます。


乱反射: 入射光の平行ビームが不規則または粗い表面に当たると、異なる方向に反射されます。このような反射は、乱反射または拡散反射と呼ばれます。入射光線は反射後に平行のままではなく、異なる方向に反射されます。なぜ?これに対する答えは、粗い表面の粒子がすべて異なる方向を向いているためです。これにより、すべての平行光線の入射角が異なり、したがってすべての光線の反射角も異なります。たとえば、壁や床などのざらざらした面に光線が当たる。私たちは乱反射によって光のない物体を見ています。テーブルの上に置かれた本は、表面からの光の乱反射により、部屋のすべての部分から見えます。本の表面がザラザラしているため、あらゆる方向に光が反射するため、部屋のどこからでも本を見ることができます。

注: オブジェクトの明るさは、入射光線の強度と、オブジェクトの反射率によって異なります。

質問: 鏡は像を形成するのに、壁は像を形成しないのはなぜですか?
答え: 鏡は反射部分が非常に平らなので、鏡で反射した光は元と同じパターンで結像できます。ただ、壁面がザラザラしているので、光線がいろいろな方向に反射してごちゃごちゃになってしまいます。アルミホイルの滑らかなシートに自分の反射を見るのと同じです。ホイルをくしゃくしゃにしてから、画像を確認してみてください。もう表示されません。


平面鏡

反射とは何かを理解したところで、平面鏡とそれらがどのように像を形成するかについて学びましょう。

平面鏡は、平らなガラス片の後ろに硝酸銀またはアルミニウムの薄い層を置いて作られています。反射面が平らな鏡です。

平面鏡による結像の仕組み

下の光線図は、平面鏡で像がどのように見えるかを示しています。物体からの光線は鏡に当たり、反射の法則に従って反射します。光線の一部が私たちの目に入ると、私たちの目と脳はこれらの光線が直線経路を進んだものと解釈します。したがって、私たちの目と脳は、光線を後方に追跡して、光線が来たように見える位置まで追跡します。この位置に画像が表示されます。


入射光線 1 (ろうそくの先から始まる) と 2 (ろうそくの先から始まる) は鏡面に当たり、反射の法則に従って跳ね返り、観察者の目に到達します。反射された光線がミラーの後ろに後方に伸びている場合 (点線 5 と 6 を参照)、それらは点 A' と B' から発生しているように見えます。オブジェクトのすべての点の画像を形成することにより、鏡の後ろにあるオブジェクトの正立画像が得られます。

仮想イメージ

平面鏡は虚像を形成します。ここでは、光線が反射後に発散または拡散することがわかります。したがって、光源からの光線が交差して画像を形成することはありません。代わりに、鏡の後ろのポイントまで「さかのぼる」ことができます。投影用のスクリーンを使用せずに虚像を直接見ることができます。光の届かない鏡の裏側に虚像が形成されます。仮想イメージは直立したイメージです。

平面鏡の像の位置と特徴


平面鏡では、鏡から物体までの距離は鏡から像までの距離と等しくなるという非常に単純な概念で発生するので、「IF」と書いて結像が起こると、F の距離はミラーからのFは、ミラーで形成されるFと同じです。

平面鏡の用途

平面鏡の発明は人類への最大の貢献です。平面鏡は主に物体の反射を見るために使用されることがわかっています。平面鏡の用途には次のようなものがあります。

1. 平面鏡は鏡として使用されます。


2.ソーラークッカーで使用され、太陽光の大部分を反射して、太陽の力を閉じ込めて集中させ、食品を調理します。

3. 潜水艦で使用されるペリスコープの構築にも使用されます。潜望鏡で使用される平面鏡は、水面に存在するすべての船の画像を反映しています。下の図は、潜望鏡の設計原理を示しています。



4. また、万華鏡、美しいパターンを生成するおもちゃを作るためにも使用されます。自分用に作ってみませんか?

5. 顕微鏡などのさまざまな科学機器にも使用されています。

6. 平行光の強力なビームを反射するために自動車で使用される車両は、ヘッドライトにミラーを広く使用しています。

7. たいまつに使用 - たいまつや懐中電灯には、光線を反射するために平面鏡が使用されます。

8. 歯科医が歯の画像を見て検査するために使用します。

試着体験- 万華鏡を作って、平面鏡による光の反射を利用して美しい画像を作成する方法を見てみましょう

必要な材料:
ほぼ同じ大きさの小さな鏡が3枚。薄い段ボール。オーバーヘッドの透明部分またはプラスチック製のページ プロテクター、色付きのガラス片、テープ。

何をすべきか:
1.
ミラーの長辺を一緒にテープで留めて、ミラーの反射面がすべて内側に向くように、ピラミッド型になるようにします。
2. 次に、万華鏡の一方の端に合うように薄い段ボールを三角形に切り取り、テープで留めます。厚紙の中央に鉛筆で穴を開け、のぞき穴を作ります。
3. もう一方の端に合うように、プラスチックのオーバーヘッド トランスペアレントのような透明な物質の 2 つの三角形をカットします。 3辺の封筒を形成するために端の2つをテープで留め、色付きのガラス片を中に入れます. 3 番目の面をテープで閉じてから、テープを使用して封筒を万華鏡の端に取り付けます。
4. 次に、のぞき穴のある端から見て、万華鏡を光源に向けます。反対側の色付きのオブジェクトは、ミラーから星型のパターンに反射します。

チャレンジ 身長 4 フィートの少年の全体像を見るために必要な平面鏡の最小の長さは?

解決策:人物の全体像を見るには、鏡の最小サイズを人物の身長の半分にする必要があります。光線図を使ってこれを証明してみましょう。

足元からの光線は Y 点で鏡に当たり、跳ね返って目に到達します。頭から出た光線は鏡の X 点に当たり、目を反射します。少年の全体像を見るために必要な鏡の最小の長さは XY です。

入射角を反射角と等しくするには、法線 N が観測点と足のちょうど中間になければなりません。したがって、XY = 男の子の身長の半分です。
回答: 必要なミラーの最小高さは 2 フィートです。

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