Собирание и рассеивание лучей при помощи плоских зеркал. Ход лучей в сферическом вогнутом зеркале

Собирание и рассеивание лучей при помощи плоских зеркал. 1) Несколько зеркальных полосок на сгибаемой ленте. 2) Источник света. 3) Экран.

Несколько (5—7) полосок (L = 5—7 см> b — 1 см), нарезанных из стеклянного плоского зеркала, прикрепляются (всего лучше пришить по концам при помощи резиновых шнурочков) к картонной, легко сгибаемой ленте (L = 25 см, b — 7 см)\ между соседними зеркальцами оставляются промежутки по 2 см (рис. 261).

Рис. 261. Плоские зеркала на картоне

Ленту с зеркалами держат около белого экрана и на зеркала направляют (от фонаря) пучок (желательно параллельный) света так, чтобы он не освещал экрана. Наклоном ленты с зеркалами отраженные лучи направляют на экран, где и появляется несколько (по числу зеркал) светлых полос. Не сгибая ленты, показывают отражение лучей от плоского зеркала; сгибая ленту в ту и другую сторону, воспроизводят собирание лучей плоскими зеркалами, лежащими на вогнутой поверхности (рис. 262, /), и рассеивание лучей плоскими зеркалами, расположенными на выпуклой поверхности (рис. 262, //).

Рис. 262. Отражение от зеркальных полосок, расположенных по кривой линии

Для данного опыта существует специальный прибор Остинга фабричного производства, состоящий из ряда (15) плоских зеркал (b = 1 см), свободно вращающихся около параллельных осей (рис. 263). Поворотом зеркал можно отраженные лучи направить как угодно.

Рис. 263. Прибор Остинга

Свойства цилиндрического зеркала. 1) Жестяная пластинка. 2) Источник света. 3) Экран. Для перехода от ряда плоских зеркал к сферическим выясняются свойства цилиндрического зеркала. Берется жестяная пластинка (l =10 см; b = 3 см) или (что лучше) латунная, или цинковая, хорошо никелированная и закрашивается черным спиртовым лаком или заклеивается черной бумагой так, чтобы осталось несколько (5—7) свободных полосок,— они будут выполнять роль зеркал. Подготовив пластинку, с ней повторяют предыдущий опыт.

Далее берут чистую металлическую пластинку (без черных полос) и снова повторяют тот же опыт, но на пластинку направляют несколько (3—5) отдельных лучей, полученных пропусканием света через ряд щелей. Держа пластинку за края двумя пальцами (рис. 264), показывают отражение лучей в трех случаях, когда отражающая поверхность плоская, вогнутая и выпуклая.

Рис. 264. Отражение от жестяной полоски

Ход лучей в сферическом вогнутом зеркале. 1) Шайба Гартля. 2) Вогнутое зеркало (№ 2 из набора). 3) Источник света.

Вогнутое цилиндрическое зеркало (рис. 182, 2) при помощи одного или двух зажимных винтов укрепляется на шайбе так, чтобы:

1) середина зеркала лежала на нулевом диаметре и 2) главная оптическая ось зеркала совпадала с нулевым диаметром. Эта установка проверяется так: один падающий луч (открыта одна средняя щель) направляется вдоль нулевого диаметра на зеркало, а последнее поворачивается так, чтобы отраженный луч совпадал с падающим и вместе с тем с нулевым диаметром (рис. 265, /). После этой предварительной установки показывают три случая хода лучей.

Рис. 265. Шайба Гартля (ход лучей в вогнутом зеркале)

Случай 1. Луч, проходящий через геометрический центр зеркала, после отражения идет по тому же направлению.

Поворотом ширмы и шайбы (§ 20, 2) направляют падающий луч через геометрический центр зеркала (рис. 265, II), Этот центр полезно отыскать заранее и наметить на шайбе, хотя можно найти его непосредственно во время опыта, пользуясь указанным свойством центра — отраженный луч совпадает с падающим. Опыт надо повторить с несколькими падающими лучами, направляя их на разные места зеркала.

Случай 2. Луч, идущий параллельно главной оптической оси, после отражения проходит через фокус (лежащий на середине радиуса).

Падающий луч направляют параллельно оптической оси, т. е. нулевому диаметру (рис. 265, III), Отраженный луч пересекает этот диаметр в фокусе зеркала. Эту точку надо отметить и показать, что фокусное расстояние равно половине радиуса. Опыт повторяют с несколькими лучами.

Случай 3. Луч, проходящий через фокус, после отражения идет параллельно главной оптической оси.

Падающий луч должен пройти через фокус, найденный в предыдущем опыте. Отраженный луч идет параллельно нулевому диаметру (рис. 265, IV), Часто положение фокуса определяется не совсем точно и поэтому целесообразнее в , третьем случае установку производить по отраженному лучу, направляя его параллельно нулевому диаметру. Опыт повторяют несколько раз. Совершенно таким же образом описанные опыты производятся с прибором Кольбе (рис. 187).