Ёлочные шарики не только украшают елку, они интересны сами по себе: к ним следует присмотреться, над ними стоит задуматься. Почему, например, конец карандаша (или пальца), поднесенный к шарику, кажется более толстым? Почему, подойдя к шарику вплотную, мы видим свое лицо с непропорционально большим и торчащим вперед носом? Почему вообще в шариках отражается искаженная картина мира, а в обычных зеркалах, что висят в ванной комнате или прихожей, действительность предстает перед нами в неизменном виде?

Попробуй сам ответить на эти вопросы, а дальнейший текст поможет тебе в этом.
Чтобы увидеть какой-нибудь предмет, нужно осветить его (либо он сам должен светиться), ведь в темноте ничего не видно. Свет, рассеянный на поверхности предмета, идет к нашим глазам, где создается изображение этого предмета. В обычных условиях свет распространяется по прямым линиям, (которые принято называть световыми лучами), разве что на его пути появится какое-либо препятствие. Если поверхность гладкая, свет отражается от нее. Именно такое явление и наблюдается на гладкой поверхности воды или обычного зеркала.

Отражение света, как и другие физические явления, подчиняется определенным законам. Советую тебе сначала попытаться самому понять эти законы, анализируя особенности изображений, которые мы видим в плоских зеркалах, а затем сравнить выводы свои с данными из учебника физики.
Что должны объяснять эти законы? Законы отражения света, как и все физические законы, должны связывать следствие с причиной, которая его вызывает.

В нашем случае причина заключается в том, что на отражающую поверхность из какой-то точки падает луч света. Как определить, откуда падает свет? Можно это сделать разными способами. В физике принято описывать направление падения светового луча следующим образом. Сначала вводится понятие прямой, проведенной перпендикулярно к отражающей поверхности в точке падения светового луча (рис. а). Эта прямая и световой луч образуют некоторую плоскость (перпендикулярную отражающей поверхности), которая называется плоскостью падения. Если к тому же измерить угол падения, то есть угол между указанным перпендикуляром и падающим лучом, то можно точно определить, откуда исходит свет, падающий на данную поверхность.

И таким же образом описывается отраженный луч. Вводится понятие плоскости отражения (или плоскости, образуемой перпендикуляром к отражающей поверхности, восстановленным в точке падения света и отраженным лучом) и угла отражения (или угла между этим перпендикуляром и отраженным лучом, рис. в). Таким образом однозначно определяется направление, в котором расходится отраженный свет, то есть определяется следствие описываемого явления. Взаимосвязь причины и следствия, иначе говоря, законы отражения света должны давать ответ на вопросы: в каком направлении пойдет отраженный луч, если известно направление падающего луча, то есть как будет расположена плоскость отражения по отношению к плоскости падения и какова зависимость угла отражения от угла падения. Законы отражения света формулируются в физике очень просто, во-первых, плоскость отражения совпадает с плоскостью падения, а во-вторых, угол отражения равен углу падения. Эти законы открыл древнегреческий математик Евклид еще в конце IV века до н.э.!

С их помощью можно легко объяснить возникновение изображений в плоских зеркалах, то есть в таких зеркалах, отражающая поверхность которых представляет собой плоскость. Представим себе какой-либо предмет, стоящий перед таким зеркалом. Предмет этот конечно освещен. Из каждой его точки к поверхности зеркала идут прямолинейные лучи света. Дойдя до зеркала, они отражаются от его поверхности по законам отражения света. Таким образом, от зеркала к наблюдателю идет расходящийся поток лучей, и ему кажется, что этот пучок выходит из какой-то точки за зеркалом, а именно, из точки, где пересекаются продолжения отраженных лучей. Как раз в этой точке наблюдатель и увидит изображение той точки предмета, из которой исходят световые лучи.

Так же возникают изображения всех остальных точек предмета или изображение предмета в целом. Это — мнимое изображение, на самом деле его не существует.
Тебе, наверное, самому захочется доказать, что по законам отражения света величина изображения всегда будет равна величине предмета, а возникает оно на таком же расстоянии от зеркала, на каком находится от него предмет. Это доказательство можно значительно упростить с помощью одного важного наблюдения. Поскольку изображение точки предмета возникает на Пересечении всех отраженных лучей, в наших рассуждениях мы можем ограничиться всего двумя лучами. Их можно выбрать произвольно. Проще всего поступить так. Один из лучей пусть падает перпендикулярно зеркалу (его угол падения, таким образом, равен нулю), а в качестве второго следует выбрать луч, падающий на зеркало там, где его поверхность пересекает прямая, перпендикулярная зеркалу и проходящая через основание предмета — как это показано на рисунке.

А теперь посмотрим, как отражается свет от елочного шарика. Шарик также действует как зеркало, так что здесь полностью применимы законы отражения света. Но шарик — зеркало не плоское, а выпуклое, и его кривизна как раз и является причиной того, что мы видим в нем совсем не такие изображения, как в плоском зеркале. А почему это происходит? Может постараешься найти ответ самостоятельно? Обрати внимание, что в данном случае ты имеешь дело со сферической поверхностью. Подумай над этим вопросом, а в следующем номере мы расскажем о действии сферических выпуклых зеркал.

ЗВИГНЕВ ПЛОХОЦКИЙ
Журнал “Горизонты техники для детей” №11/12-82г.