Tạo ảnh qua Gương phẳng Hướng dẫn

Tổng quan

Khi soi gương mỗi sáng, bạn có bao giờ tự hỏi: "bạn" trong gương cách bề mặt gương bao xa? Kích thước của nó có thay đổi khi bạn đến gần không? Tạo ảnh qua gương phẳng là một trong những hiện tượng cơ bản và thú vị nhất trong quang học hình học. Thí nghiệm này mô phỏng quá trình tạo ảnh của một ngọn nến trước gương phẳng để giúp bạn quan sát và kiểm chứng "thẩm mỹ đối xứng" hoàn hảo giữa ảnh và vật.

Bối cảnh

• Ngay từ năm 2000 trước Công nguyên, người Ai Cập và Trung Quốc cổ đại đã bắt đầu sử dụng gương đồng đánh bóng.
• Truyền thuyết kể rằng Archimedes đã sử dụng một mảng gương khổng lồ để phản chiếu ánh sáng mặt trời và đốt cháy các tàu chiến La Mã tấn công Sicily. Mặc dù tính xác thực còn nhiều nghi vấn, nhưng điều này phản ánh sự hiểu biết sâu sắc của người xưa về nguyên lý phản xạ ánh sáng.
• Năm 1835, nhà hóa học người Đức Justus von Liebig đã phát minh ra gương kính tráng bạc, giúp phổ biến các loại gương có độ phản xạ cao và mang lại lợi ích cho các thí nghiệm quang học hiện đại.

Khái niệm chính

Công thức và diễn giải

Các bước thí nghiệm

1. 1

   Quan Sát Tạo Ảnh Ban Đầu

   Khi bắt đầu thí nghiệm, một ngọn nến được đặt trước gương. Quan sát hình ảnh xuất hiện sau gương. Nó cùng chiều hay ngược chiều? Nó là ảnh thật hay ảnh ảo? (Gợi ý: Ảnh ảo thường được vẽ bằng các đường nét đứt)
2. 2

   Khám Phá Mối Quan Hệ Khoảng Cách

   Kéo ngọn nến sang trái hoặc phải để thay đổi khoảng cách vật $u$. Quan sát khoảng cách ảnh $v$ thay đổi như thế nào? Hãy thử dừng lại ở bất kỳ vị trí nào và so sánh giá trị của $u$ và $v$.
3. 3

   Kiểm Chứng Tính Chất Cùng Kích Thước

   Điều chỉnh thanh trượt "Chiều Cao Vật" để thay đổi $h$. Quan sát xem chiều cao của ảnh trong gương $h'$ có thay đổi tương ứng không? Khi bạn di chuyển ra xa gương, hình ảnh trông nhỏ hơn, nhưng hình ảnh có thực sự nhỏ đi không?
4. 4

   Theo Dõi Đường Đi Của Ánh Sáng

   Chọn "Hiển Thị Tia Ảo". Quan sát cách các tia sáng "đi vào" mắt. Điểm hội tụ của các đường kéo dài về phía sau của các tia phản xạ là vị trí của ảnh.

Mục tiêu học tập

• Xác nhận rằng ảnh được tạo bởi gương phẳng là ảnh ảo cùng chiều có kích thước bằng vật ($M=1$)
• Kiểm chứng mối quan hệ định lượng rằng khoảng cách ảnh bằng khoảng cách vật ($v=u$)
• Làm rõ tính chất hình học rằng đường nối ảnh và vật vuông góc với bề mặt gương
• Hiểu rằng bản chất của tạo ảnh qua gương phẳng là sự phản xạ ánh sáng, tuân theo định luật phản xạ

Ứng dụng thực tế

• Kính Tiềm Vọng: Sử dụng hai gương phẳng để thay đổi đường đi của ánh sáng, cho phép quan sát môi trường bên ngoài từ một vị trí ẩn.
• Gương Chiếu Hậu Xe: Mặc dù gương cầu lồi thường được sử dụng để mở rộng tầm nhìn, nhưng gương chiếu hậu trong xe thường là gương phẳng được sử dụng để đánh giá khoảng cách thực tế của các phương tiện phía sau.
• Tường Gương Phòng Tập Múa: Sử dụng tạo ảnh qua gương phẳng để mở rộng không gian thị giác và tạo thuận lợi cho các vũ công chỉnh sửa tư thế của họ.

Sự hiểu lầm phổ biến

Đọc thêm

• Plane Mirror - Wikipedia