Проект по теме: Свойства зеркала

Республика Марий Эл

Волжский муниципальный район

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Мамасевская средняя общеобразовательная школа»

исследовательская работа

Свойства зеркала

Автор:

Александров Дмитрий Витальевич

обучающийся 9 класса

Руководитель:

Александрова Людмила Николаевна,

учитель физики

высшей квалификационной категории.

д. Часовенная, 2017г.

Содержание

Введение

1.Теоретическматериал:

1.1. Изображение в плоском зеркале ---------------------------------------- 4 - 5

2.Практическая часть.

2.1 Опыт №1 Построение изображения предмета в плоском зеркале. -- 5 - 6

2.2 Опыт №2. Получение изображения с помощью двух зеркал поставленных относительно друг друга под разными углами. ----------------------------- 6 - 7

2.3 Калейдоскоп. Изготовление калейдоскопа в домашних условиях. - 7 - 8

Заключение--------------------------------------------------------------------------- 9

Литература-------------------------------------------------------------------------- 10

Приложения------------------------------------------------------------------------ 11 - 13

ВВЕДЕНИЕ

Как часто люди смотрятся в зеркало? Десятки раз в день. Но мы не задумываемся, сколько тайн и загадок оно в себе таит. С момента первого изготовления зеркала человек научился широко использовать их в быту. Зеркала используется во многих сферах жизни, в различных устройствах.

Данный проект включает изучение тем: отражение света, его законы, построение изображения в плоском зеркале.

Цель нашей работы – экспериментальное и теоретическое изучение свойств зеркал.

Задачи:

• Изучить интересные факты о зеркалах

• Собрать необходимую информацию

• Обработать информацию

• Сделать выводы

• Подтвердить правильность формулы для расчета числа изображений даваемой двумя зеркалами, установленными относительно друг друга под разными углами.

• Сделать модели некоторых приборов и устройств

Объект исследования: зеркало.

Предмет исследования: изображение, даваемое плоским зеркалом.

Мы выдвигаем гипотезу: 

Что с помощью двух зеркал можно получить не одно изображение предмета, а несколько, и что число изображений в системе двух зеркал зависит от угла их расположения относительно друг друга.

Проблемные вопросы

1.Действительное или мнимое изображение предмета в плоском зеркале? 2.Сколько изображений можно получить с помощью двух зеркал.

1.Теоретический материал.

Зеркало-это стеклянное или металлическое тело с отражающей поверхностью, которая отполирована так, что ее неровности не превышают долей длины волны (электромагнитной или звуковой). В современном зеркале на полированную поверхность наносят тонкий слой металла (Ag, Al и др.) или многослойные диэлектрические покрытия, достигая высокого коэффициента отражения волн. Зеркала бывают различной формы, различного назначения и различных свойств.

1.1 Изображение в плоском зеркале.

Зеркало, поверхность которого представляет собой плоскость, называют плоским зеркалом. Когда предмет находится перед зеркалом, то кажется, что за зеркалом находится такой же предмет. То, что мы видим за зеркалом, называется изображением предмета.
Почему мы видим предмет там, где его на самом деле нет? Для ответа на этот вопрос выясним, как возникает изображение в плоском зеркале. Пусть перед зеркалом находится какая-либо светящаяся точка S (рис. 1). Из всех лучей, падающих из этой точки на зеркало, выделим для простоты три луча: SO, SO₁ и SO₂. Каждый из этих лучей отражается от зеркала по закону отражения света, т. е. под таким же углом, под каким падает на зеркало. После отражения эти лучи расходящимся пучком попадают в глаз наблюдателя. Если продолжить отраженные лучи назад, за зеркало, то они сойдутся в некоторой точке S₁. Эта точка и является изображением точки S. Именно здесь будет видеть наблюдатель источник света.

Рис.1

Изображение S₁ называется мнимым, так как получается оно в результате пересечения не реальных лучей света, которых за зеркалом нет, а их воображаемых продолжений. (Если бы это изображение было получено как точка пересечения реальных световых лучей, то оно называлось бы действительным.)
2. Практическая часть.

2.1 Опыт №1 Построение изображения предмета в плоском зеркале.

Цель работы: установить соотношение расстояний от предмета до зеркала и от зеркала до изображения предмета, соотношение размера предмета и размера изображения, изучение характера изображения.

Оборудование: 1) Стекло; 2) Две свечи; 3) Спички; 4) Линейка.

Поместим на столе кусок плоского стекла. Часть света стекло отражает, и поэтому стекло можно использовать как зеркало. Но так как стекло прозрачно, мы сможем одновременно видеть и то, что находится за ним. Поставим перед стеклом зажженную свечу. За стеклом появится ее мнимое изображение (если поместить в изображение пламени кусочек бумаги, то он, конечно, не загорится). Приложение 1

Поставим по другую сторону стекла (где мы видим изображение) такую же, но незажженную свечу и начнем передвигать ее до тех пор, пока она не совместится с полученным ранее изображением (при этом она покажется зажженной). Теперь измерим расстояния от зажженной свечи до стекла и от стекла до ее изображения. Эти расстояния оказались одинаковыми - 25 сантиметров каждая. Приложение 2
Вывод: Опыт также показывает, что высота изображения свечи равна высоте самой свечи, изображение предмета в плоском зеркале всегда является:

1) мнимым; 2) прямым, т. е. неперевернутым; 3) равным по размеру самому предмету.

2.2 Опыт №2.

Получение изображения с помощью двух зеркал поставленных относительно друг друга под разными углами.

Цель работы: Получить зависимость числа изображений предмета от угла между зеркалами.

Оборудование:1) Два плоских зеркала; 2) транспортир; 3) свеча или какой – то другой яркий предмет. (Мы взяли маркер красного цвета). Приложение 3

В ходе работы мы получили следующие результаты:

Вывод: На основании проведенных опытов, обобщая полученный результат на случай, когда зеркала поставлены друг к другу под углом α (где α - есть целый делитель 360⁰ ), формулу для числа изображений предмета, помещенного между зеркалами, можно записать так: n = 360⁰ / α - 1
Для α = 45⁰ формула дает: n = 360⁰ /45⁰ - 1 = 7
При α = 180⁰ , когда зеркала развернуты и фактически представляют одно зеркало, n = 1. Если α = 0 (зеркала расположены параллельно друг другу), изображений получается бесконечно много.

Такое расположение зеркал применяют в магазинах в витринах, для получения множества изображений предметов.

В ходе выполнения работы у меня возник вопрос, если величина угла между зеркалами α не является делителем числа 360, то как можно рассчитать число изображений?

Для этого я проделал опыт №2 для углов расположенных между 60⁰ и 90⁰, и получил следующие результаты.

Из данной таблицы видно, что число изображений получается при округлении полученных результатов до единиц. Следовательно, данной формулой n = 360⁰ / α – 1 можно пользоваться при определении числа изображений, полученных от двух зеркал если даже угол α между зеркалами, не является делителем числа 360. Для получения результата необходимо округлить полученное число до целых. Приложение 4

2.3 Калейдоскоп. Изготовление калейдоскопа в домашних условиях.

Еще одно из применений зеркал которое нам хочется рассмотреть это – калейдоскоп.

Калейдоскоп в домашних условиях изготовить можно довольно быстро.

 Начать надо с самой главной детали - трехгранной зеркальной призмы. Она состоит из трех зеркальных стекол прямоугольной формы, одинаковых по размеру. Сложите из стекол трехгранную призму, зеркальной стороной внутрь. Чтобы края стекол были плотно прижаты друг к другу, скрепите их в нескольких местах лейкопластырем. Когда все грани будут скреплены, призма готова.

 Теперь нам нужен цилиндр.  Из толстого картона, слегка смочив его водой, нужно склеить цилиндр несколько длиннее нашей призмы. Цилиндр должен быть такого диаметра, чтобы призма плотно входила в него. Для большей плотности призму можно обернуть газетой.

 Вставленная в цилиндр призма не должна доходить до его конца на один сантиметр. Это передний конец калейдоскопа. В него вставьте, прижав к призме, картонный кружок с вырезанным в его центре круглым отверстием диаметром 1-1,5 см. 

   В другой конец цилиндра нужно вставить до упора в призму вырезанный из прозрачного пластика толщиной 3-4 мм круг. Чтобы он не сдвигался с места, прижмите его обручем из толстого картона. Обруч вставляется плотно, но без клея. На этот конец цилиндра должна надеться крышка, пропускающая рассеянный свет. Чтобы ее сделать, вырежьте из толстого картона полосу и склейте из нее кольцо с внутренним диаметром, равным наружному диаметру большого цилиндра.

  Между матовым и прозрачным дисками образуется пространство. Назовем его "узорной камерой". В эту "камеру" вложите кусочки красных, синих, зеленых и желтых стекол, прозрачные кусочки цветных пластмасс, узкие полоски черного картона. Не увлекайтесь количеством, узор получается красивым, когда деталей не так много. 

Мы изготовили два калейдоскопа: Приложение 5  

1. Из DVD диска. Для этого DVD диск разрезали на три полоски одинаковой ширины, затем приклеили их к друг другу в виде призмы.

2. Из баночки из – под лимонада, вырезали прямоугольную полоску согнули в призму зеркальной стороной вовнутрь и закрепили с помощью скотча.

Узоры в калейдоскопах получились разные, так как в один калейдоскоп положили больше бусинок и в нем рисунок не очень яркий, а в другой поменьше и поэтому узор получился красивее. Приложение 6

Заключение.

При выполнении своей исследовательской работы, цели и задачи, поставленные мною в начале, были достигнуты.

Получены ответы на проблемные вопросы, которые ставились перед началом выполнения исследования: Изображение в плоском зеркале получается мнимым.

Гипотеза исследования подтвердилась: с помощью двух зеркал можно получить не одно изображение предмета, а несколько, и что число изображений в системе двух зеркал зависит от угла их расположения относительно друг друга.

Мы проделали некоторые опыты с зеркалами и изготовили калейдоскоп. Данную работу можно использовать в качестве наглядного учебного пособия или дополнительной информации при изучении раздела физики-оптика.

Литература

1. журнал "Наука и жизнь", 1974г. - Волшебные зеркала.

2. Журнал "Наука и жизнь", 1974г. - Применение зеркал

3. Перельман Я.И. Занимательная физика. -М.: АО Столетие, 1994 - Калейдоскопы.

4. Шалаева Г., Кашинская Л., Саакян А. Все обо всем. – Слово, 1993. – 510.  

5. class-fizika.narod.ru/serk. - Калейдоскопы

6. membrana.ru – Применение зеркал

7. www.wikipedia.ru

http://pesochnizza.ru/ochumelye-ruchki/detskij-kalejdoskop-svoimi-rukami#ixzz2KKUUzCUZ

Приложения.

Приложение1. Получение изображения предмета в плоском зеркале.

Приложение 2. Определение расстояния от зажженной свечи до стекла и от стекла до ее изображения.

Приложение 3 Изучение зависимости числа изображений предмета от угла между зеркалами.

Приложение 4

Приложение 5. Калейдоскоп своими руками.

Приложение 6

Калейдоскоп из DVD диска.

Калейдоскоп из баночки из – под лимонада

10