FIZIKA Večkratni odboji svetlobe na konkavnih zrcalih Andrej Likar in Nada Razpet -> Pravo (realno) sliko neke točke, iz katere izvira svetloba, tvorijo žarki, ki se po odboju na zrcalih ali lomu v lecah sekajo. Sliko lahko opazujemo z ocmi ali jo prestrežemo z zaslonom. Z ocmi seveda vidimo tudi navidezno (virtualno) sliko, a nas realna slika nemalo preseneti, saj Čudežno »lebdi« v prostoru in prav mika nas, da bi se je dotaknili. Iluzija je toliko bolj prepričljiva, Če sliko opazujemo hkrati z obema očesoma. Navideznih slik v ravnem zrcalu smo tako vajeni, da nam ne pride na misel, da bi segli po njih. Zakrivljenih konkavnih zrcal pa nismo vajeni, zato iluziji prave slike kaj hitro podležemo. Da prepričljivo vidimo pravo sliko z obema očesoma hkrati, potrebujemo dovolj veliko in primerno zakrivljeno zrcalo. Do takih zrcal pa ni lahko priti. Ker morajo biti tudi optično dovolj kakovostna, njihova cena strmo narašča z velikostjo. V šolah, kjer je zrcalo le motivacijski pripomoček, smo torej vezani na kozmetična zrčala, ki so namenjena podrobnemu ogledu obraza, seveda v navidezni povečani sliki. Sicer niso draga, a niso prav velika, njihova goriščna razdalja pa je za naš namen pogosto prevelika, okrog polovice metra ali več. Prava slika tako nastane predaleč od zrčala in je zaradi neustrezne optične kakovosti površin za vsako oko malo drugače popačena. Sliki v levem in desnem očesu nista povsem usklajeni, kar zelo oteži opazovanje. Slike tudi ni lahko najti, še posebno nevajenemu opazovalču. Pri takih zrčalih si pomagamo z večkratnimi odboji na dveh zrčalih, ki ju postavimo s školjčno lego, torej lego, ki spominja na povezani lupini školjk. Večkratni odboji skrajšajo goriščno razdaljo do mere, ko lahko pravo sliko udobno opazujemo z obema očesoma hkrati in s tem ustvarimo prepričljivo iluzijo. Pri tem optične napake posameznih zrčal skoraj ne popačijo slike. Taka »školjka« je izvrstno motivacijsko učilo, omogoča pa tudi nestandardno in ne prav lahko kon-strukčijo resničnih, pa tudi navideznih slik. Število odbojev je odvisno od zaprtosti zrcal. Odprti zrčali omogočita tri odboje, dva na spodnjem zrcalu in enega na zgornjem. Na sliki 1 smo izbrali žarek, ki se odbije sam vase, torej določa optično os obeh zrcal pri trikratnem odboju. Zaradi preglednosti smo vpadni žarek malče izmaknili iz optične osi. Bolj ko se zrcali zapirata, večkrat se svetloba odbije, preden pride do opazovalca. Na slikah 2 in 3 sta prikazani legi zrcal s petimi (tri na spodnjem in dva na zgornjem zrcalu) in sedmimi odboji (štiri na spodnjem in tri na zgornjem) za žarka blizu optičnih osi. SLIKA 1. Pri odprti legi zrcal se žarek iz tocke trikrat odbije na zrcalih, in sicer dvakrat na spodnjem in enkrat na zgornjem. Po odbojih se vrne sam vase (zaradi preglednosti na sliki nekoliko mimo), tako določimo optično os zrcal pri takem odboju. 12 PRESEK 43 (2015/2016) 6 FIZIKA optična os SLIKA 2. Ko zrcali pripremo, je število odbojev večje, tu petkratno, trikratno na spodnjem zrcalu in dvakratno na zgornjem. optična os SLIKA 3. Sliko po sedemkratnem odboju je še mogoče kar dobro opazovati. Devetih in še večkratnih odbojev pa ne moremo več prav dobro opazovati. Več ko je odbojev, krajša je tudi goriščna razdalja zrcalne školjke (glej sliki 5 in 6), kar pride prav pri opazovanju prave slike primernega predmeta, najpreprosteje kar lastnega prsta opazovalca. Zapišimo še, kako določimo gorišce školjčne postavitve. Najprej pri školjčni postavitvi določimo optično os. Vemo, da se žarek, ki leži na optični osi, odbije sam vase. Za risanje žarkov smo uporabili program GeoGebra in s poskušanjem poiskali žarek, ki se po odboju od zrčal odbije sam vase. Take primere kažejo slike 1, 2 in 3. Zaradi preglednosti smo narisali žarek, ki je blizu optične osi. Pri poskusu z zrčali pa smo optično os poiskali z laserskim kazalnikom, ki je bil od zrčal močno oddaljen. Žarki, ki so vzporedni z optično osjo, gredo po odboju skozi skupno točko, to je skozi gorišče. Narisati moramo torej snop žarkov, vzporednih z op- SLIKA4. Corišče pri trojnem odboju (9 cm) se precej skrajša glede na gorišče posameznega zrcala (66 cm). Osnovnica kvadrata na mreži meri 5 cm. SLIKA 5. Gorišce pri petkratnem odboju je zelo blizu spodnjega zrcala, morda je celo navidezno. Pravo sliko pa vseeno prav dobro opazimo. Osnovnica kvadrata na mreži meri 2 cm. tično osjo, in poiskati presečišče odbitih žarkov. Primera sta na slikah 4 in 5. Poskuse smo izvedli tako, da smo zrčali postavili v nalašč za to izdelan lesen zabojček s pokrovom (glej sliki 6 in 7). Na pokrovu je drugo zrčalo, v pravilno lego pa ga postavimo s primerno dolgo podporno paličo. Tako učilo lahko učenči pri pouku izdelajo sami. 12 PRESEK 43 (2015/2016) 2 FIZIKA SLIKA 6. Zrcali v školjčni postavitvi Barvni sudoku nU NU NU V 8 x 8 kvadratkov moraš vpisati začetna naravna števila od 1 do 8 tako, da bo v vsaki vrstici, v vsakem stolpcu in v kvadratkih iste barve (pravokotnikih 2 x 4) nastopalo vseh osem števil. 1 2 8 6 5 1 7 6 :..............: :..............: :..............: :.............. 3 5 4 2 8 2 ; 2 6 3 4 SLIKA 7. Slika fotografskega objektiva po treh odbojih svetlobe na zrcalih _x x x D o □ D m Ž > a. < m > m ^ >w m a Z l S P L 9 00 no 9 L 17 S 2 E 8 l l 8 E S 2 17 L 9 Z V S L 8 l 9 3 E S 8 Z 17 l 6 7 9 17 L 1 8 E Z 5 L 6 l 17 E S 8 Z 8 E 2 S 1 9 L 17 xxx 12 PRESEK 43 (2015/2016) 3