35.2 ROVINNÉ ZRCADLO 92135.1 DVA TYPY OBRAZŮAbychom viděli, řekněme, tučňáka, musí naše oko zachytitněkteré z paprsků šířících se od tučňáka a nasměrovat jena sítnici v pozadí oka. Zrakový systém, počínaje sítnicía konče zrakovými centry v zadní části mozku, zpracovávápodvědomě informace poskytnuté světlem. Tento systémidentifikuje hrany, orientace, výplně ploch (textury), tvarya barvy a pak rychle přenese do našeho vědomí obraz (reprodukciodvozenou ze světla) tučňáka: vnímáme a poznávámetučňáka nacházejícího se ve směru, odkud přicházísvětlo a vidíme ho ve správné vzdálenosti.Toto zpracování a rozpoznávání provádí zrakový systémtaké tehdy, nepřicházejí-li světelné paprsky k námpřímo od tučňáka, ale odrážejí-li se k nám od zrcadla nebolámou-li se na čočkách brýlí. Te ovšem vidíme tučňákav tom směru, odkud přicházejí světelné paprsky po odrazunebo lomu a vzdálenost, kterou vnímáme, může být zcelaodlišná od jeho skutečné vzdálenosti.Odrážejí-li se například světelné paprsky směremk nám na obyčejném rovinném zrcadle, zdá se nám, žetučňák je za zrcadlem, protože paprsky, které přijímáme,přicházejí z tohoto směru. Tučňák ovšem za ním není. Tentotyp obrazu, kterému se říká virtuální obraz, existuje popravděpouze v našem mozku, ale přesto říkáme, že existujev poloze, kterou vnímáme.Reálný obraz se liší tím, že může být vytvořen na povrchu,jakým je papír nebo projekční plátno. Reálný obrazmůžeme vidět (jinak by biografy byly prázdné), ale existenceobrazu nezávisí na tom, jestli jej vidíme. Obraz tambude, i když ho nikdo nebude pozorovat.V této kapitole budeme zkoumat několik způsobů vytvářenívirtuálních a reálných obrazů odrazem (na zrcadlech)a lomem (na čočkách). Oba typy obrazu od sebejasněji rozlišíme. Napřed však jeden případ přirozenéhovirtuálního obrazu.Fata morganaVšeobecně známým příkladem virtuálního obrazu je <strong>kaluž</strong>vody, která se objeví ve slunných dnech na silniciv určité vzdálenosti před námi, kterou ale nikdy nemůžemedostihnout. Tato <strong>kaluž</strong> je fata morgana (druh přeludu)a je vytvářena paprsky přicházejícími od části oblohy přednámi nízko nad obzorem (obr. 35.1a). Blíží-li se paprskyk vozovce, procházejí postupně teplejším vzduchem ohřátýmvozovkou, která je relativně horká. S rostoucí teplotoumírně roste rychlost světla, protože mírně klesá index lomuvzduchu. Sestupující paprsky postupně procházejí oblastmis nižšími indexy lomu a jejich směr se spojitě blíží vodorovnémusměru (obr. 35.1b).světelný paprsekteplý vzduchteplejší vzduch(b)silnice<strong>kaluž</strong> (fata morgana)(a)rychlerychleji(c)silniceteplý vzduchteplejší vzduch(d)silniceObr. 35.1 (a) Paprsek přicházející z dolní části oblohy se lámeve vzduchu ohřátém silnicí (aniž na ni dopadne). Pozorovatel,který zachytí toto světlo, je vnímá tak, jako by pocházelo od<strong>kaluž</strong>e vody na vozovce. (b) Změna směru (zahnutí) sestupujícíhopaprsku na pomyslném rozhraní mezi teplým vzduchema vzduchem o něco teplejším (nakresleno zveličeně). (c) Paprsekpostupující vodorovně se zahne proto, že spodní část vlnoplochyse pohybuje v teplejším vzduchu rychleji. (d) Stoupajícípaprsek se zahne na pomyslném rozhraní mezi teplejším vzduchema vzduchem o něco chladnějším.Ohýbání paprsku pokračuje i poté, co paprsek běží vodorovněponěkud nad povrchem silnice, protože dolní částpříslušné vlnoplochy se nachází v mírně teplejším vzduchua pohybuje se o něco rychleji než horní část vlnoplochy(obr. 35.1c). Rozdílná rychlost pohybu částí vlnoplochyzpůsobuje ohýbání paprsku směrem nahoru. Protože paprsekstoupá vzhůru a prochází prostředím s postupně sezvětšujícím indexem lomu, ohýbá se dále (obr. 35.1d).Zachytí-li naše oko některé z těchto paprsků světla,náš zrakový systém vyvodí automaticky, že přicházejí odpředmětu nacházejícího se ve směru zpětného prodlouženízachycených paprsků, tedy z <strong>kaluž</strong>e vody na vozovce. <strong>Modravé</strong>zbarvení <strong>kaluž</strong>e je způsobeno tím, že světlo pocházíz modré oblohy. Protože v zahřátém vzduchu je <strong>pravděpodobně</strong>turbulence, fata morgana se třpytí, jako by se vodavlnila. <strong>Modravé</strong> zbarvení a třpyt zvyšují dojem, že jde o <strong>kaluž</strong>vody; přesto však to, co vidíme, je virtuální obraz spodníčásti oblohy.35.2 ROVINNÉ ZRCADLOZrcadlo je povrch, který odráží úzký svazek světelnýchpaprsků prakticky do jediného směru. Jiné povrchy jej <strong>rozptylují</strong>do mnoha směrů nebo jej pohlcují. Leštěný povrchkovu působí jako zrcadlo, betonová stěna nikoli. V tomtočlánku vyšetříme obrazy vytvořené rovinným zrcadlem(rovinnou odraznou plochou).Na obr. 35.2 je bodový zdroj světla O (nazveme jejpředmětem) a ten leží ve vzdálenosti p před zrcadlem.
922 KAPITOLA 35 OBRAZYKteré znaky nás informují, zda není tato fotografie vzhůru nohama?Je jich několik.zrcadloČást z toho, co vidíme při pohledu do kaleidoskopu, jsou předmětynacházející se na vzdálenějším konci trubice; zbytek sestáváz obrazů těchto předmětů vytvořených zrcadly, která jsouvložena podélně do trubice. Kolik zrcadel je v trubici a jakjsou uspořádána? (Odpově naleznete ve výsledcích kontrolníchúloh.)OθθIšířícími se od zrcadla. Prodloužíme-li odražené paprskydozadu (za zrcadlo), zjistíme, že prodloužené paprsky seprotínají v bodě ležícím ve vzdálenosti i za zrcadlem.Díváme-li se na zrcadlo na obr. 35.2, zachytí naše okoněkteré z odražených paprsků. Vnímáme bodový zdrojsvětla umístěný v průsečíku prodloužených paprsků. Tentobodový zdroj je obraz I předmětu O. Nazveme ho bodovýmobrazem, protože je to bod, a je to virtuální obraz, protožejím paprsky ve skutečnosti neprocházejí. (V případěreálného obrazu, jak uvidíme, paprsky průsečíkem skutečněprocházejí.)pObr. 35.2 Bodový zdroj světla O, nazývaný předmětem, jevevzdálenosti p před zrcadlem. Světelné paprsky z O dopadajícína zrcadlo se od něj odrážejí. Zachytí-li naše oko odražené paprsky,vnímáme bodový zdroj světla I, jako by se nacházel zazrcadlem ve vzdálenosti i od něj. Vnímaný zdroj I je virtuálníobraz předmětu O.Světlo dopadající na zrcadlo je znázorněno paprsky, kterése šíří ze zdroje O. Odraz světla je znázorněn paprskyiObr. 35.3 Dva paprskyvybrané z mnohapaprsků na obr. 35.2.Paprsek OA svírás normálou k zrcadlovéploše libovolný úhel θ.Paprsek OB je kolmýk zrcadlu.OθpθθBAzrcadloZ mnoha paprsků na obr. 35.2 jsou na obr. 35.3 vybránydva. Jeden dopadá kolmo na zrcadlo v bodě B. Druhý dopadápod úhlem θ v libovolném bodě A. Oba odraženépaprsky prodloužíme za zrcadlo. Pravoúhlé trojúhelníkyAOB a AIB mají společnou stranu AB a tři stejné úhly,iθI
Change language