| 3.1. Ανάκλαση - επίπεδος καθρέφτης Στόχοι |
||||||||||||||||
| Στόχοι
αυτής της εργαστηριακής άσκησης είναι : • Να αποδείξω ότι η φωτεινή δέσμη, που προσπίπτει σε ένα επίπεδο καθρέφτη, η ανακλώμενη και η ευθεία που είναι κάθετη στον καθρέφτη στο σημείο πρόσπτωσης, βρίσκονται πάνω στο ίδιο επίπεδο. Η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης. • Να αναπαριστάνω με ένα σχήμα το φαινόμενο της ανάκλασης και να σχεδιάζω το είδωλο ενός φωτεινού αντικείμενου, που σχηματίζεται από έναν επίπεδο καθρέφτη. |
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||
| Εισαγωγικές γνώσεις | ||||||||||||||||
| Μία
δέσμη φωτονίων (φωτεινή δέσμη), που συναντάει την επιφάνεια ενός επίπεδου
καθρέφτη αλλάζει κατεύθυνση: με άλλα λόγια υφίσταται (κατοπτρική)
ανάκλαση. |
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||
| Κίνδυνοι και μέτρα προστασίας | ||||||||||||||||
|
||||||||||||||||
| Προσοχή στα μάτια κατά τη χρήση των ακτίνων λέιζερ. | ||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||
|
Στην περίπτωση που ένα γυάλινο όργανο σπάσει, υπάρχει κίνδυνος τραυματισμού από τις κοφτερές άκρες των σπασμένων γυαλιών. |
||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||
|
Πρόσεχουμε να μη χτυπήσουμε με τα αιχμηρά όργανα ή αντικείμενα του εργαστηρίου. |
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||
| Πειραματική διαδικασία: | ||||||||||||||||
| 1.
Πάνω σε οριζόντια επιφάνεια στερεώνω το φύλλο του χαρτιού. Τοποθετώ
τον καθρέπτη και το χαρτόνι κάθετα στην επιφάνεια. Φροντίζω ο καθρέφτης
να είναι κάθετος στις γραμμές του φύλλου. Στερεώνω το φακό δέσμης λέιζερ,
ώστε η δέσμη του να αφήνει ένα ορατό ίχνος πάνω στο χαρτί.
2. Με το τρίγωνο, χαράσσω
μια ευθεία κάθετη στις γραμμές του φύλλου, τοποθέτω τον καθρέφτη κατά
μήκος της και σημειώνω με μολύβι τη θέση του. Ρυθμίζω τη θέση του
φανού, ώστε η δέσμη του να προσπίπτει σε σημείο του καθρέφτη, από
το οποίο διέρχεται και μια γραμμή του φύλλου χαρτιού. |
|
|
||||||||||||||
|
3. Τοποθετώ το χαρτόνι έτσι ώστε η ανακλώμενη δέσμη να σχηματίζει πάνω του ένα φωτεινό ίχνος. Σημειώνω με μολύβι, τη θέση του χαρτονιού πάνω στο φύλλο. 4. Με μολύβι σημειώνω,
πάνω στο φύλλο χαρτιού: |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||
|
5. Μετακινώ το φακό, ώστε η φωτεινή δέσμη να διέρχεται πάλι από το σημείο Φ, που έχω σημειώσει, αλλά τώρα να συναντά τον καθρέφτη στο σημείο του, από το οποίο περνάει η επόμενη γράμμη του φύλλου (σημείο Π2). Τότε η ανακλώμενη δέσμη σχηματίζει πάνω στο χαρτόνι φωτεινό ίχνος σε μια νέα θέση (Α2). Σημειώνω πάνω στο φύλλο χαρτιούτα νέα σημεία. 6. Μετακινώ πάλι το φανό, όπως στο βήμα 5 και επαναλαμβάνω την ίδια διαδικασία άλλη μία φορά. 7. Παίρνω το φύλλο του χαρτιού και σχεδιάζω πάνω του με διαφορετικά χρώματατις προσπίπτουσες και ανακλώμενες δέσμες για κάθε θέση του φανού. Για κάθε προσπίπτουσα δέσμη προσδιορίζω την αντίστοιχη ανακλώμενη, τη γωνία πρόσπτωσης και τη γωνία ανάκλασης. Μετρώ με το μοιρογνωμόνιο τις γωνίες αυτές και σημειώνω τις τιμές τους πάνω στο φύλλο. Επιβεβαιώνω το νόμο της ανάκλασης. |
|
|
||||||||||||||
|
||||||||||||||||
| Ερωτήσεις - Δραστηριότητες - Προβλήματα | ||||||||||||||||
|
|
|
Πάνω στο φύλλο χαρτιού, όπου πραγματοποίησα τις πειραματικές μου δραστηριότητες: |
|
|
||||||||||||
|
α) Προεκτείνω τις ευθείες που αντιστοιχούν στις ανακλώμενες δέσμες μέχρι να συναντηθούν. Τι παρατηρούμε; β) Ενώνω το σημείο (Φ') από το οποίο φαίνεται ότι προέρχονται οι ανακλώμενες δέσμες με τη πηγή Φ, με μία διακεκομμένη ευθεία γραμμή. Το Φ' είναι το φανταστικό είδωλο του Φ. γ) Προεκτείνω την ευθεία πάνω στην οποία είχα τοποθετήσει το κάτοπτρο μέχρι να συναντήσει τη ΦΦ' στο σημείο Σ. Μετρώ τις αποστάσεις (ΦΣ) και (Φ'Σ) καθώς και τις γωνίες που σχηματίζει η ΦΦ' με την ευθεία αυτή. δ) Γράφω τα συμπεράσματά μου και διατυπώνω ένα γενικό κανόνα για να βρίσκω το είδωλο ενός φωτεινού αντικειμένου σε έναν επίπεδο καθρέπτη.
|
||||||||||||||||
|
|
|
Πρόβλημα |
|
|
||||||||||||
|
|
Με βάση το διπλανό
σχήμα: β) Με τη βοήθεια του Φ' σχεδιάζω την ακτίνα που ξεκινάει από το Φ, προσπίπτει στον καθρέπτη, ανακλάται σε ένα σημείο του Π και περνάει από το σημείο Α. γ) Μετρώ, με ένα υποδεκατόμετρο, τη διαδρομή ΦΠΑ που ακολούθησε το φως. δ) Διαλέγω ένα τυχαίο σημείο Π' του καθρέπτη. Σχεδιάζω την ευθεία ΦΠ' και την Π'Φ. ε) Μετρώ το μήκος της διαδρομής ΦΠ'Α και τη συγκρίνω με το μήκος της διαδρομής που ακολούθησε το φως. Γενικεύω τα συμπεράσματά μου. |
|||||||||||||||
| Αφού τελειώσω... | ||||||||||||||||
| • Αποσυναρμολογώ τη
πειραματική διάταξη. |
||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||