Téma výzkumné práce je zajímavé, protože nám umožnilo zjistit, jak mohou tankisté v nádrži pozorovat, co se děje kolem nich, aniž by ji opustili.
Účelem práce je studium vlastností zrcadla a jeho aplikace.
- Analyzujte vědecké údaje o vlastnostech zrcadel.
- Experimentálně zjistěte, jaké vlastnosti má zrcadlo.
- Prozkoumejte využití zrcadel v každodenním životě.
Hypotéza – tankisté používají speciální zařízení, které jim umožňuje pozorovat bitvu.
1.1. Literární přehled pojmu zrcadlo
Abychom pochopili, co je zrcadlo, podívejme se na několik zdrojů.
Zrcadlo je skleněné nebo kovové těleso s reflexním povrchem, které je leštěné tak, aby jeho nepravidelnosti nepřesahovaly zlomky vlnové délky (elektromagnetické nebo zvukové). U moderního zrcadla se na leštěný povrch nanáší tenká vrstva kovu (stříbro, hliník atd.) nebo vícevrstvé dielektrické povlaky, čímž se dosahuje vysokého koeficientu odrazu vln. Zrcadlo se používá v astronomických a fyzikálních přístrojích, v ultrazvukových zařízeních a v každodenním životě (běžná skleněná zrcadla). V medicíně je zrcadlo nástroj, který usnadňuje vyšetření určitých orgánů a tkání (Sovětský encyklopedický slovník).
Zrcadlo se skládá z plochého skla, na jehož zadní ploše je nanesena tenká vrstva stříbra (Fyzika část II Optika a vlny).
Jak vidíme z konceptů, které nám vybrané zdroje poskytují, zrcadlem se rozumí skleněná plocha na jedné ze stran, na kterou je nanesena tenká vrstva kovu (stříbra).
1.2. Historie objevu zrcadla
První zrcadla objevili archeologové v Číně (206 př. n. l. – 220 n. l.). Byly malé velikosti a vyrobené z mědi. Starověká kovová zrcadla měla kulatý tvar s rukojetí. Přední strana zrcadla byla hladce leštěná, zadní strana byla pokryta rytými nebo reliéfními vzory nebo obrázky (viz příloha 1). Povrch takového zrcadla oxidoval a musel se denně čistit.
S rozvojem sklářství ustoupilo kovové zrcadlo skleněnému, jehož odraznou plochou byly vrstvy kovů nanesené na sklo v tenké vrstvě.
Vynález pravého skleněného zrcadla lze vysledovat až do roku 1279, kdy John Peckham popsal způsob potahování skla tenkou vrstvou olova. Mistr nalil roztavený kov trubicí do skleněné nádoby, která se rozprostřela v rovnoměrné vrstvě po jejím povrchu. Poté, když skleněná nádoba vychladla, byla rozřezána na kousky. Takové zrcadlo bylo konkávní a mírně zkreslovalo obraz.
V roce 1665 se ve Francii začalo zrcadlové sklo vyrábět nikoli foukáním, ale odléváním. Technologie této výroby spočívala v tom, že roztavené sklo se nalévalo na rovnou plochu a válečkem se vyvalovalo.
Takže zrcadlo, které získalo plochý tvar, přežilo dodnes.
2. Praktická část
2.1. Zrcadlový majetek
První zrcadla vytvořil člověk, aby sledoval svůj vlastní vzhled. Lidé při pohledu do zrcadla viděli svůj odraz v něm a mohli si narovnat oblečení, účes atd. Schopnost pozorovat na povrchu obraz blízkého předmětu nebo návrat světla dopadajícího na něj se nazývá odraz.
Hladký povrch zrcadla umožňuje odrážet velké množství světla (paprsků), které dopadá na jeho povrch. Zrcadlo dokáže odrazit až 90 % světla.
Ne všechny hladké předměty mohou odrážet světlo v takovém množství. To lze jasně vidět, pokud nasměrujete paprsek světla na zrcadlo a bílý list papíru. V jednom případě se od zrcadla odrazí paprsek světla. Můžete to sledovat vypouštěním slunečních paprsků. V případě papíru neuvidíme odražený paprsek světla. Část světla dopadající na prostěradlo se rozptýlila a my jsme to neviděli.
Odraz světla se řídí určitým zákonem. Podle zákona odrazu světla je úhel odrazu roven úhlu dopadu. Graficky je zákon odrazu znázorněn na obrázku 2 (viz příloha 2).
Udělejme experiment. Jako zdroj světla si vezměme malou žárovku, jejíž pásek světla bude považován za paprsek. Umístíme zrcadlo do středu disku a nasměrujeme na něj světelný paprsek AO. Světlo se odráží od zrcadla a na povrchu disku se objeví odražený paprsek OB. V tomto případě se úhel COB, který svírá odražený paprsek OB s kolmicí OS, bude shodovat s úhlem AOS, který se stejnou kolmicí svírá dopadající paprsek AO (viz Příloha 3).
Opakováním experimentu pod jinými úhly dostaneme stejný výsledek, což dokazuje, že úhel dopadu paprsku je roven úhlu jeho odrazu.
2.3. Aplikace zákona
V periskopu byla nalezena zajímavá aplikace zákona odrazu světla od zrcadlové plochy. Periskop je optické zařízení pro pozorování z úkrytu.
Nejjednodušší formou periskopu je trubka, na jejíchž obou koncích jsou upevněna zrcadla pod úhlem 45° pro změnu dráhy světelných paprsků (viz Příloha 4).
Prototyp periskopu vynalezl Johannes Gutenberg (německý zlatník a vynálezce) ve 1430. letech XNUMX. století, jeho zařízení umožňovalo poutníkům nahlížet přes hlavy davů na festivalu.
Následně se periskop začal používat ve vojenském vybavení: ponorky, tanky atd.
Při provádění výzkumných prací jsme našli několik definic zrcadla a naznačili společné rysy.
Zrcadlo je hladký skleněný povrch, který odráží světlo a předměty.
Analyzovali jsme vlastnosti zrcadla a experimentálně jsme dokázali zákon zrcadlového odrazu – úhel dopadu se rovná úhlu odrazu.
Zkoumali jsme, kde se v praxi uplatňuje zákon odrazu, a také sestrojili zařízení na pozorování zpoza úkrytu pomocí dvou zrcadel a tubusu.
Potvrdili hypotézu, že z bezpečnostních důvodů je v nádrži k pozorování použito zařízení (periskop), které umožňuje pozorování při setrvání v krytu.
Seznam použité literatury
- Perelman Ya.I. Zábavná fyzika. Ve dvou knihách. M.: Věda. Hlavní redakce fyzikální a matematické literatury, 1982. – 224 s.
- Sovětský encyklopedický slovník/Ch. vyd. DOPOLEDNE. Prochorov. C56 2. vyd. – M.: Sov. Encyklopedie, 1983. – 1600 s., ill.
- Fyzika část II Optika a vlny. Editoval A.S. Achmatova. M., 1973, 400 s. s vyobrazením.
Obrázek 1. Starověká kovová zrcadla
Výroba kovového zrcadla
Obrázek 2. Zákon odrazu světla
Obrázek 3. Důkaz zákona odrazu světla
1 – žárovka, 2 – zrcadlo. Úhel AOC = úhel COB
Důkaz zákona odrazu světla
Obrázek 4. Periskop
1, 2 – zrcadlo, 3 – lidské oko, 4 – pozorovaný předmět
Udělejme periskop pomocí 2 zrcadel a tubusu
