Tasapeegel

Vaatame valguse peegeldumist tasapeeglis ja selgitame, kuidas tekkib punkti kujutis peeglis. Selleks olgu meil tasapeegel ja sellest teataval kaugusel mingi punktvalgusallikas. Peeglisse vaadates näeme selle valgusallika kujutist. Näitame, et kujutis tekib peegli taga, valgusallikast peeglile tõmmatud ristsirgel ja asetseb täpselt samal kaugusel peeglist kui tegelik valgusallikas. Kujutise saamiseks vaatame kahte teineteise lähedal olevat peeglilt peegeldunud valguskiirt.

Kasutades peegeldumisseadust, joonestame peeglilt peegeldunud kiired ja nende pikenduste lõikepunkti peegli taga. Jooniselt näeme, et kiired hajuvad, nende lõikepunkt asetseb peegli taga sümmeetriliselt valgusallikaga ja peeglist täpselt samal kaugusel kui valgus­allikas. (Kiirte joonestamisel näeme, et tekivad peegli suhtes sümmeetrilised ühe ühise küljega võrdsed kolmnurgad.) Silm näeb kujutist hajunud kiirte pikenduste lõikepunktis S'. Sellist kujutist, mis tekib silma sattunud hajunud kiirte pikenduste lõikepunktis, nimetatakse näivaks kujutiseks.

Punktvalgusallikast satub silma kitsas hajuv valguskiirte kimp (joonisel on kujutatud ainult kahte kiirt), mis silmas koondub punktiks. Inimese aju eeldab, et valgus levib sirgjooneliselt, mistõttu silm näeb valgusallikat silma sattunud hajunud kiirte lõikepunktis. Sama moodi reageerib silm peeglilt peegeldunud hajuvale kiirtekimbule – silm näeb kujutist kiirte lõikepunktis peegli taga.

Seega, mistahes punkti kujutise konstrueerimiseks on vaja valida kaks kiirt, kasutada nende korral peegeldumisseadust ja siis leida nende kahe kiire pikenduse lõikepunkt peegli taga. Kahest kiirest piisab, sest matemaatikast teame, et kaks sirget, mis ei ole paralleelsed, alati lõikuvad. Joonestades erinevate nurkade all peeglile langevaid valguskiiri, annab peegeldumisseaduse kasutamine alati ühesuguse tulemuse – ükskõik mis nurga all me ka peeglile ei vaata, alati näeme kujutist ühes ja samas punktis peegli taga. Kokkuvõttes saime tulemuseks:

Teades, kuidas leida mingi punkti kujutist peeglis, saame konstrueerida iga vaadeldava objekti kujutise peeglis. Selleks on vaja leida selle objekti iga punkti kujutis peeglis. Nii näiteks oleks toas lendava herilase peegelkujutis seinapeeglis selline, nagu kõrvaloleval joonisel. Näeme, et kujutis paikneb peegli suhtes sümmeetriliselt. Kujutis on sama suur, kuid parem-vasak pool on võrreldes esemega ümber pööratud. Miks see nii on? Aga seetõttu, et kui meil peeglit ei oleks ja peegelkujutise asemel lendaks herilane, oleks seal, kus peeglis paistab herilase parem tiib, tema vasak tiib ja vastupidi.

Sama olukord on ka siis, kui me end ise peeglis vaatame. Sellist inimest, kes meile sealt vastu vaatab ju tegelikkuses olemas ei ole, vasaku käe vastas on peegelkujutises vasak käsi, parema käe vastas aga parem käsi. Kui me aga oleksime peegelkujutise asemel ise samas kohas, oleks vasak ja parem pool peegelkujutisega võrreldes ära vahetatud.

Kui peeglile langeb paralleelne kiirtekimp, siis on vastavalt peegeldumisseadusele ka peegeldunud kiirtekimp paralleelne ja peegeldub sama nurga all, nagu peeglile langes. Kiirte asend on peale peegeldumist vahetunud: alumine kiir on muutunud ülemiseks ja vastupidi.

Peegleid kasutades saab huvitavalt muuta kiirte käiku. Mõned näited kiirte käiku muutvatest seadmetest.

1. Kuidas tekib punkti kujutis tasapeeglis?
2. Võta paberileht, joonlaud ja mall ning püüa leida mingi punkti kujutis peeglis, kasutades selleks kahte peegeldunud kiirt. Ühe kiire langemissnurgaks võta näiteks 30°, teisel 45°. Leia kiirte pikenduste lõikepunkt ja veendu, et nurkade täpsel mõõtmisel saame tõepoolest lõikepunkti peegli taga punktis, mis asetseb peegli taga sümmeetriliselt kujutatava punktiga.
3. Miks nimetatakse peeglis tekkinud kujutist näivaks kujutiseks?
4. Püüa põhjendada, miks peeglis on vasak ja parem pool ära vahetatud.
5. Sa näed peeglist kirjutavat inimest. Kummas käes näib olevat paremakäelise inimese pliiats? Miks on küsitud näib?
6. Vali mõni ülaltoodud mitme peegli süsteemist ja analüüsi valguskiire käiku selles.