Чому в ложці відображення перевернуто

Фізик Олексій Акімов про закон відбиття світла, сферичному дзеркалі і формуванні зображення

Ложка - це не зовсім відповідний предмет для отримання зображення. Але вона спокійно виконує цю функцію: якщо ложка залізна і полірована, то вона відображає світло і працює як дзеркало, але не як плоске, а як сферичне. Якщо предмет знаходиться досить далеко від увігнутого дзеркала, дзеркало дає перевернуте зображення. Найпростіше зрозуміти, чому так відбувається, якщо уявити хід променів при відображенні від дзеркала.

Будь-яку сферичну або однорідно зігнуту поверхню можна розглядати як лінзу. Така поверхня буде мати фокусом - точкою, де збираються промені, які йшли паралельно до лінзи. Наявність фокуса зазвичай призводить до збільшення або зменшення зображення, а його знак (увігнутість або опуклість) і положення об'єкта по відношенню до фокусу (ближче або далі, ніж фокус) визначають, перевернеться зображення чи ні. Опуклі дзеркала скорочують зображення, але не перевертають його. Увігнуте дзеркало володіє зворотним знаком фокуса: воно зменшує зображення і перевертає його.

Уявімо, що об'єкт, відображення якого ми хочемо отримати, світиться. Коли промені світиться об'єкта доходять до дзеркала, вони відбиваються від нього згідно з правилом: кут падіння дорівнює куту відбиття. Коли промінь падає прямо на дзеркало і відбивається від плоскої поверхні, об'єкт і його відображення знаходяться на одній лінії. Пряме дзеркало не спотворює візуального образу, тому здається, що лампочка знаходиться на такій же відстані за дзеркалом, що і об'єкт перед дзеркалом.

Що ж буде, якщо дзеркало увігнуте, а не плоске? Промені відбиваються з кутом падіння, що дорівнює куту відбиття, але вже по відношенню до кривому дзеркалу. Промені, які виходять від однієї лампочки в різні боки, тепер будуть збиратися назад в точку десь перед дзеркалом, і відбивається об'єкт буде вже перед дзеркалом.

А якщо уявити дві лампочки? Луч, що йшов від лампочки точно на дзеркало, може позначитися не прямо назад, а в сторону, як червоний промінь на малюнку. Значить, і зображення лампочки зміститься. Лампочки поміняються місцями!

Якщо людина подивиться в ложку, то кожен промінь, що виходить від людини, буде відображатися в ній відповідно до закону відбиття світла. Людині здається, що він перекинувся в дзеркалі, так само як лампочки на малюнку помінялися місцями.