Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гора Худ отражается в воде Зеркального озера .

Зеркальное отражение (в плоском зеркале) представляет собой отражение дублирование объекта , который появляется практически идентичны, но восстанавливается в направлении , перпендикулярном к поверхности зеркала. Как оптический эффект он возникает в результате отражения от таких веществ, как зеркало или вода . Это также понятие в геометрии и может использоваться как процесс концептуализации для трехмерных структур.

В геометрии и геометрической оптике [ править ]

В двух измерениях [ править ]

В геометрии зеркальное отображение объекта или двухмерной фигуры - это виртуальное изображение, образованное отражением в плоском зеркале ; он того же размера, что и исходный объект, но отличается, если только объект или фигура не обладают симметрией отражения (также известной как P-симметрия ).

Двумерные зеркальные изображения можно увидеть в отражениях зеркал или других отражающих поверхностей или на печатной поверхности, видимой наизнанку. Если мы сначала посмотрим на объект, который фактически является двумерным (например, надпись на карточке), а затем повернем карточку лицом к зеркалу, объект повернется на угол 180º, и мы увидим разворот влево-вправо в зеркало. В этом примере наблюдаемое изменение направления вызывает изменение ориентации, а не само зеркало. Другой пример - когда мы стоим спиной к зеркалу и сталкиваемся с объектом, находящимся перед зеркалом. Затем мы сравниваем объект с его отражением, поворачиваясь на 180 градусов к зеркалу. Мы снова ощущаем разворот влево-вправо из-за изменения нашей ориентации. Итак, в этих примерах зеркало на самом деле не вызывает наблюдаемых разворотов.

В трех измерениях [ править ]

Симметричная урна и ее зеркальное отображение

Концепция отражения может быть распространена на трехмерные объекты, включая внутренние части, даже если они не прозрачны . Этот термин относится как к структурным, так и к визуальным аспектам. Трехмерный объект переворачивается в направлении, перпендикулярном зеркальной поверхности. В физике зеркальные изображения исследуются в предмете, называемом геометрической оптикой .

В химии две версии (изомеры) молекулы, одна из которых является «зеркальным отражением» другой, называются энантиомерами, если они не являются «суперпозиционными» (правильный технический термин, хотя также используется термин «наложенный») на каждой. Другой. Это пример хиральности (химии) . В общем, объект и его зеркальное отражение называют энантиоморфами .

Если точка объекта имеет координаты ( x , y , z ), то изображение этой точки (отраженное зеркалом в плоскости y , z ) имеет координаты (- x , y , z ). Таким образом, отражение - это поворот оси координат, перпендикулярной ( нормали ) поверхности зеркала. Хотя плоское зеркало переворачивает объект только в направлении, перпендикулярном поверхности зеркала, обычно возникает ощущениеразворота влево-вправо. Следовательно, разворот называется «боковой инверсией». Восприятие поворота влево-вправо, вероятно, возникает из-за того, что левая и правая стороны объекта определяются его воспринимаемыми вершиной и передней частью, но психологи все еще обсуждают это объяснение. Психология воспринимаемого поворота влево-вправо обсуждается в книге профессора Майкла Корбаллиса «Много шума о зеркалах» (см. «Внешние ссылки» ниже).

Отражение в зеркале действительно приводит к изменению хиральности , точнее, с правой системы координат на левую (или наоборот). Как следствие, если кто-то смотрит в зеркало и позволяет двум осям (вверх-вниз и вперед-назад) совпадать с осями в зеркале, то это дает разворот третьей оси (влево-вправо).

Если человек встанет боком к зеркалу, то левое и правое будет переворачиваться непосредственно зеркалом, потому что ось влево-вправо человека перпендикулярна плоскости зеркала. Однако важно понимать, что всегда есть только два энантиоморфа, объект и его изображение. Следовательно, независимо от того, как объект ориентирован в сторону зеркала, все полученные изображения принципиально идентичны (как объясняет профессор Корбаллис в своей статье «Многое. шумиха о зеркалах », о которой говорилось выше).

На изображении горы, отраженной в озере (фотография вверху справа), очевиден разворот нормали к отражающей поверхности. Обратите внимание, что нет явного переднего-заднего или левого-правого края горы. В примере с урной и зеркалом (фотография справа) урна довольно симметрична спереди и сзади (и слева направо). Таким образом, в зеркальном отображении урны нельзя увидеть никакого очевидного разворота.

Зеркальное изображение кажется более трехмерным, если наблюдатель движется или если изображение просматривается с помощью бинокулярного зрения . Это связано с тем, что относительное положение объектов изменяется по мере изменения перспективы наблюдателя или по-разному рассматривается каждым глазом. [1]

Смотреть в зеркало с разных позиций (но обязательно с точкой наблюдения, ограниченной полупространством на одной стороне зеркала) - все равно что смотреть на трехмерное зеркальное изображение пространства; без дополнительных зеркал актуально только зеркальное отображение полупространства перед зеркалом; если есть другое зеркало, зеркальное отображение другого полупространства тоже.

Влияние зеркала на освещение сцены [ править ]

Зеркало не просто создает изображение того, что было бы без него; он также изменяет распределение света в полупространстве перед зеркалом и за ним. Зеркало, висящее на стене, делает комнату светлее, потому что в зеркальном отображении появляются дополнительные источники света. Однако появление дополнительного света не нарушает принцип сохранения энергии , потому что часть света больше не достигает позади зеркала, поскольку зеркало просто перенаправляет световую энергию. С точки зрения распределения света виртуальное зеркальное изображение имеет тот же вид и тот же эффект, что и реальное симметрично расположенное полупространство за окном (вместо зеркала). Тени могут распространяться от зеркала в полупространство перед ним и наоборот.

Зеркальное письмо [ править ]

Слово «ПОЖАР» и его зеркальное отображение отображаются на передней части этой пожарной машины.

При зеркальном письме текст намеренно отображается в зеркальном отображении, чтобы его можно было прочитать через зеркало. Например, в машинах скорой помощи или пожарных машинах используется зеркальное отображение, чтобы считываться с зеркала заднего вида водителя . Некоторые кинотеатры также используют зеркальную запись в системе субтитров в заднем окне, которая помогает людям с нарушениями слуха смотреть фильм.

Системы зеркал [ править ]

В случае двух зеркал в плоскостях под углом α смотреть сквозь оба из сектора, являющегося пересечением двух полупространств, все равно что смотреть на версию мира, повернутую на угол 2α; точки наблюдения и направления поиска, для которых это применимо, соответствуют точкам наблюдения через рамку, подобную рамке первого зеркала, и рамку в зеркальном отображении по отношению к первой плоскости второго зеркала. Если зеркала имеют вертикальные края, то левый край поля зрения - это плоскость, проходящая через правый край первого зеркала и край второго зеркала, который находится справа при прямом взгляде, но слева в зеркале. изображение.

В случае двух параллельных зеркал смотреть через оба одновременно - это все равно, что смотреть на версию мира, которая переводится на удвоенное расстояние между зеркалами в направлении, перпендикулярном им, в сторону от наблюдателя. Поскольку плоскость зеркала, в которую смотрит прямо, выходит за пределы плоскости другого зеркала, всегда смотрят под косым углом, и только что упомянутая трансляция имеет не только компонент в направлении от наблюдателя, но также компонент в перпендикулярном направлении. Переведенный вид также можно описать переводом наблюдателя в противоположную сторону. Например, с вертикальным перископом мир перемещается в сторону от наблюдателя и вниз, как по длине перископа, но более практично рассматривать эквивалентное смещение наблюдателя: вверх и назад.

Также возможно создать нереверсивное зеркало , поместив два первых поверхностных зеркала под углом 90º, чтобы получить изображение, которое не переворачивается.

См. Также [ править ]

  • Анаморфоз
  • Хиральность - свойство асимметрии, важное в нескольких областях науки.
  • Перевернутое изображение
  • Проваленное изображение
  • Ручка
  • Зеркало бесконечности
  • Калейдоскоп
  • Плоское зеркало
  • Отражение (физика)
  • Относительное направление

Ссылки [ править ]

  1. ^ Адамс, Сесил (1985-09-27). «Неужели собаки не могут видеть двухмерные изображения (зеркала, фотографии, телевизор)?» . Прямой допинг . Проверено 31 января 2008 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Почему зеркала переворачивают изображения слева направо? Почему не вверх-вниз?
  • Тот же вопрос объяснен немного иначе, с примерами
  • Почему зеркала переворачиваются по горизонтали (а не по вертикали)?
  • «Много шума из зеркал» (научная статья о психологии восприятия зеркальных изображений)