IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Как отражает зеркало?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Нас окружает удивительный мир, в котором множество тайн и загадок, вызывающих интерес, желание присмотреться повнимательнее и найти ответы на вопросы. Тема нашей исследовательской работы позволила нам это сделать и в прямом, и в переносном смысле. Мы попытались разобраться, каким образом появляется отражение в зеркале и почему. Это только на первый взгляд кажется, что все просто. На самом деле в поисках ответа нам пришлось погрузиться в увлекательный мир такого раздела физики как оптика, провести ряд наблюдений и опытов. А героиня Зазеркалья Алиса, натолкнувшая нас на размышления над противоречием и заставившая подвергнуть сомнению твердое убеждение в том, что в зеркале мир отражается так, как мы его видим, сопровождала нас в процессе работы над темой.
Объектом исследования стало зеркало. Предметом исследования – отражение в зеркале.
Цель: выяснить, каким образом отражает зеркало.
Задачи:
С помощью наблюдений выявить разницу между реальными объектами и их отражением в зеркале;
Определить, как влияет положение зеркала на отражение различных объектов;
Изучить литературу и просмотреть познавательные телепередачи, которые содержат информацию о том, как отражает зеркало;
Провести эксперименты, способные подтвердить собранные факты о зеркалах.
Гипотеза: мы предположили, что предметы, отражаясь в зеркале, переворачиваются.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Конечно, мы знаем, что все предметы отражаются в зеркале, но как это происходит – описать сложно.
Задуматься над вопросом «Как отражает зеркало?» меня заставила книга Л. Кэрролла «Зазеркалье». Когда Алиса поднесла к зеркалу книгу, то не смогла прочитать то, что там написано. Откровенно говоря, это меня удивило. Я была уверена, что в зеркале мы видим реальное отражение предметов. Поделилась своими мыслями с подружкой. Она тоже задумалась. Решили разобраться. Открыли книгу и поднесли к зеркалу. Действительно, прочитать невозможно. С этой проблемы началась наша исследовательская работа.
Фото 2.1 – Отражение текста книги в зеркале
Сначала мы попытались прояснить ситуацию с помощью наблюдений: подошли к зеркалу, улыбнулись – отражения тоже улыбнулись. Никакого подвоха. Затем я подняла правую руку, в зеркале поднялась левая рука моего отражения. Но ведь если мы с подружкой станем напротив друг друга, то моя правая рука и её правая рука будут находиться по диагонали. Я закрыла левый глаз – у отражения закрылся правый. Мы подумали, что зеркало, наверное, всё переворачивает. Эту гипотезу мы намеревались проверить.
Фото 2.2 – Наблюдение за своим отражением в зеркале
Продолжили наблюдать за буквами и словами. На листе бумаги большими буквами написали слово «Алиса». В вертикальном положении поднесли это слово к зеркалу. Мы заметили, что заглавная буква «А» не изменилась, но переместилась слева направо. Другие буквы тоже поменяли направление. Прочитать слово можно, если только знаешь, что читать нужно справа налево и учитывать, что направление у некоторых букв противоположное.
Но читаем то мы, когда книга лежит на столе. Поднесли слово к зеркалу в горизонтальном положении. Положение право-лево не изменилось, но поменялись местами верх и низ. Значит, зеркало переворачивает еще и сверху вниз. Это тоже предстояло проверить.
Фото 2.3 – Наблюдение за отражением слова «Алиса»
Попробовали написать другие слова и понаблюдать. В результате вот, что мы выяснили. Если поднести к зеркалу книгу, мы не сможем ничего прочесть. Но, если присмотреться повнимательнее, некоторые буквы и даже слова все-таки вполне читаемы. В чем же дело? Как показали наши наблюдения, дело в том, что есть буквы, которые, если их поделить пополам по горизонтали, будут похожи как две половинки. Например, В, Е, Ж, З, К, Н, О, С, Ф, Х, Э, Ю. Слова из этих букв можно прочитать в зеркале, если они расположены горизонтально: НОС, ВЕК, ЭХО. Если они расположены напротив зеркала – слово будет читаться справа налево и буквы повернутся в противоположную сторону.
Фото 2.4 - Наблюдение за отражением слов «Век», «Эхо»
Есть буквы, которые делятся пополам по вертикали: А, Д, Ж, Л, М, Н, О, П, Т, Ф, Х, Ш. Но прочитать слова из этих букв сложно: ЛАМПА, НОТА. Если они лежат горизонтально, а зеркало вертикально, ничего не разобрать, так как буквы переворачиваются сверху вниз. Если и слово, и зеркало находятся вертикально напротив друг друга, то прочитать можно, но только справа налево.
Фото 2.5 - Наблюдение за отражением слов «Лампа», «Нота»
Интересно, что есть буквы, которые делятся пополам и горизонтально, и вертикально: Ж, Н, О, Ф, Х. Например, слово ФОН. На них распространяется тоже правило, что и на буквы, которые делятся по горизонтали. А есть буквы, которые нельзя поделить ни горизонтально, ни вертикально: Б, Г, И, Й, Р, У, Ц, Ч, Щ, Ъ, Ы, Ь, Я. Например, ГИРЯ. На эти буквы распространяется то же правило, что и на буквы, которые делятся по вертикали [1, с.64].
Фото 2.6 - Наблюдение за отражением слов «Фон», «Гиря»
Это то, что мы смогли выяснить с помощью наблюдений.
Следующим шагом стало изучение литературы, просмотр познавательных телепередач про зеркала, так как нам нужно было найти ответ на вопрос «Почему так происходит?». Оказалось, ответить на этот вопрос невозможно, не познакомившись с темой «Свет».
Человек в темноте не может видеть. Он способен видеть только при свете и благодаря свету. Свет – это форма энергии, которая помогает нам видеть окружающие вещи. А движется свет по прямой [2, с.2]. Чтобы убедиться в этом, мы провели такой опыт. В двух вертикально расположенных картонках проделали отверстия. С одной стороны расположили включенный фонарик так, чтобы свет попадал в отверстия. С другой стороны наблюдали. Когда наши глаза, отверстия и фонарик находятся на одной линии, мы можем видеть луч света. Если одна из картонок сдвинута, мы не можем видеть свет. Значит, свет движется по прямой. Когда что-либо преграждает его путь, лучи света останавливаются и не проходят дальше.
Фото 2.7 - Опыт со светом
Мы видим себя в зеркале, потому что световые волны, отражающиеся от нашего тела, повторно отражаются поверхностью зеркала и попадают нам в глаза. Но такое двойное отражение создаёт странный эффект – всё кажется повёрнутым в обратную сторону [3, с.85]. Так же и в книге - напечатанный текст мы увидим написанным справа налево. Так как мы выяснили, что свет движется по прямой, то истина заключается в том, что, на самом деле, зеркало не меняет право на лево и верх на низ. Оно лишь точка за точкой отображает всё, что находится по другую сторону от зеркала[1, с.85].
Продемонстрируем это на примерах. Перед нами девочка, которую мы назвали в честь сказочной героини «Зазеркалья» Алиса. Если бы двойник Алисы захотел посмотреть на неё, он встал бы напротив. Их правые или левые части находились бы по диагонали. Если бы Алиса посмотрела на себя в зеркало, то каждая точка её реального образа ровно по прямой отразилась бы в зеркале.
Фото 2.8 - Демонстрация примера с Алисой
Также с буквами и словами. Возьмем слова «чай» и «кофе». Работает тот же принцип. Каждая точка переносится в зеркало. Слово «чай» неузнаваемо, так как состоит из букв, которые не делятся пополам горизонтально. Слово «кофе» можно прочитать, хотя, как мы знаем, буквы тоже перевернуты, но они делятся пополам горизонтально.
Фото 2.9 - Демонстрация примера со словами
В процессе работы возник еще один вопрос. Можно ли все-таки увидеть в зеркале своё реальное, а не мнимое отражение? Оказывается, на это способен бабушкин трельяж. Если зеркальное отражение вторично отразить в зеркале, можно увидеть своё истинное лицо. В трельяже можно поставить боковое зеркало под прямым углом к среднему, и мы увидим себя в том виде, в каком нас видят окружающие [1, с.94].
Фото 2.10 - Реальное отражение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, завершая исследовательскую работу, делаем выводы:
1.Мы видим себя в зеркале, потому что световые волны, отражающиеся от нашего тела, повторно отражаются поверхностью зеркала и попадают нам в глаза.
2.Свет движется по прямой линии. Все лучи идут в одном направлении.
3.Зеркало не переворачивает отражение, а точка за точкой по прямой отражает всё, что находится по другую сторону от зеркала.
4.Своё настоящее отражение можно увидеть, если поставить зеркала под прямым углом относительно друг друга.
Из этих выводов следует, что наша гипотеза не подтвердилась. Но теперь мы знаем, как отражает зеркало!
В результате проделанной работы мы по-новому открыли для себя смысл многих эпизодов из «Зазеркалья», ведь Л. Кэрролл использовал знания об эффекте иллюзии зеркального переворачивания. Вот почему, например, чтобы прийти к Черной Королеве, Алисе нужно было идти в противоположную сторону. А чтобы у Белой Королевы остановилось кровотечение из пальца, нужно было уколоть его иголкой. Будет интересно прочитать эту книгу еще раз. Ведь, обладая знаниями о том, как отражает зеркало, нам еще будет над чем подумать.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Гильде В. Зеркальный мир. – М.:Мир, 1982.
Увлекательные опыты со светом. Серия «Лавка чудес». – М.: АСТ: Астрель,2009.
Перельман Я.И. Занимательная физика: [Электронный ресурс]. http://www.eduspb.com/public/books/nauch_pop_uch/perelman_fizika1.pdf
Елена Качур. Увлекательная физика. – ООО «Детское издательство Елена», 2013.
Энциклопедия техники. – М.: АСТ: Астрель, 2009.