Имеются два взаимно перпендикулярных зеркала (рис. 207). Найдите изображение $S_{1}$, свечи S, на которое направлен глаз.

рис. 207

Теоретическая часть

Отражение света от зеркал

Отражение света происходит согласно закону отражения: угол падения равен углу отражения. Это правило позволяет строить ход лучей света при их взаимодействии с зеркальной поверхностью.

Зеркала могут быть плоскими или криволинейными. В случае плоского зеркала, изображение объекта является виртуальным, прямым и находится на том же расстоянии от зеркала, что и сам объект, но по другую сторону от зеркала.

Плоские зеркала и свойства изображений

Основные свойства изображений в плоских зеркалах:
1. Изображение является виртуальным, т.е. лучи света, исходящие от изображения, не реальны, а кажутся исходящими из точки за зеркалом.
2. Изображение объекта симметрично относительно плоскости зеркала.
3. Расстояние от изображения до зеркала равно расстоянию от объекта до зеркала.

Взаимно перпендикулярные зеркала

Когда два плоских зеркала располагаются взаимно перпендикулярно, луч света может отражаться сначала от одного, а затем от другого зеркала. В результате возникает несколько изображений объекта:
1. Первое изображение — отражение объекта от одного зеркала.
2. Второе изображение — отражение объекта от второго зеркала.
3. Третье изображение — двойное отражение, при котором свет сначала отражается от одного зеркала, затем от другого.

Конструирование изображений

Для определения местоположения изображений необходимо применить следующие шаги:
1. Построить первое изображение объекта, отразив его через одно из зеркал. Для этого нужно провести перпендикуляр от объекта до зеркала и продолжить его симметрично по другую сторону от зеркала.
2. Построить второе изображение объекта, отразив его через другое зеркало аналогичным образом.
3. Определить положение третьего изображения, учитывая двойное отражение. Для этого нужно взять одно из первых двух изображений и отразить его относительно другого зеркала.

Наблюдение изображений

Глаз наблюдателя видит те изображения, от которых лучи света, после отражения от зеркал, попадают в его положение. Для построения луча можно соединить изображение с глазом наблюдателя прямыми линиями, учитывая законы отражения.

Применение на практике

В данной задаче свеча $ S $ помещена в углу, образованном двумя взаимно перпендикулярными зеркалами. Задача сводится к построению изображений свечи $ S $ и определению, какое из изображений (обозначенное как $ S_1 $) оказывается видимым для наблюдателя.

Алгоритм построения:
1. Построить первое изображение свечи в одном зеркале.
2. Построить второе изображение свечи в другом зеркале.
3. Построить третье изображение свечи, отражённое дважды.
4. Определить, какое из изображений соответствует $ S_1 $, исходя из направления взгляда наблюдателя.