Зеркальное изображение

редактировать
Mount Hood отражено в воде Mirror Lake.

A Зеркальное изображение (в плоском зеркале) - это отраженное дублирование объекта, которое выглядит почти идентичным, но перевернуто в направлении, перпендикулярном поверхности зеркала. Как оптический эффект он возникает в результате отражения от таких веществ, как зеркало или вода. Это также концепция в геометрии и может использоваться как процесс концептуализации для трехмерных структур.

Содержание

  • 1 В геометрии и геометрической оптике
    • 1.1 В двух измерениях
    • 1.2 В трех измерениях
      • 1.2.1 Влияние зеркала на освещение сцены
  • 2 Зеркальное письмо
  • 3 Системы зеркал
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки

В геометрии и геометрической оптике

В двух измерениях

В геометрии, зеркальное отображение объекта или двумерной 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 имеет симметрии отражения (также известной как P-симметрия ).

Двумерные зеркальные изображения можно увидеть в отражениях зеркал или других отражающих поверхностей или на печатной поверхности, если смотреть наизнанку. Если мы посмотрим на объект, который фактически является двумерным (например, письмо), а затем повернем его к зеркалу, объект повернется на угол 180 °, и мы увидим в зеркале разворот влево-вправо. 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, который находится перед зеркалом. Затем мы сравниваем объект с его отражением, поворачиваясь на 180 градусов к зеркалу. Снова мы ощущаем разворот влево-вправо из-за изменения ориентации. Итак, в этих примерах зеркало на самом деле не вызывает наблюдаемых разворотов.

В трех измерениях

Симметричная урна и ее зеркальное отображение

Концепция отражения может быть распространена на трехмерные объекты, включая внутренние части, даже если они не прозрачный. 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 рамках предмета, называемого геометрической оптикой.

. В химии две версии (изомеры) молекулы, одна из которых является «зеркальным отображением» другой, называются энантиомерами если они не являются «накладываемыми» (правильный технический термин, хотя также используется термин «наложение») друг на друга. Это пример хиральности (химии). В общем, объект и его зеркальное отображение называются энантиоморфами.

Если точка объекта имеет координаты (x, y, z), то изображение этой точки (отраженное зеркалом в координатах y, z). плоскости) имеет координаты (-x, y, z). Таким образом, отражение - это разворот оси координат, перпендикулярной (нормали ) к поверхности зеркала. Хотя плоское зеркало переворачивает объект только в направлении, нормальном к поверхности зеркала, обычно возникает ощущение разворота 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 «Много шума о зеркалах» профессора Майкла Корбаллиса (см. «Внешние ссылки» ниже).

Отражение в зеркале действительно приводит к изменению хиральности, точнее, с правой на левую систему координат (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 снимке горы, отраженной в озере (фотография вверху справа), очевиден разворот нормали к отражающей поверхности. Обратите внимание на то, 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 меняется по мере изменения перспективы наблюдателя или по-разному рассматривается каждым глазом.

Просмотр в зеркало с разных позиций (но обязательно с точкой наблюдения, ограниченной полупространством на одном сторона зеркала) выглядит как трехмерное зеркальное отображение 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

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, поскольку 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 написание

Слово «FIRE» и его зеркальное отображение отображаются на передней панели пожарной машины

В зеркальном письме текст намеренно отображается в зеркальное отображение, чтобы его можно было прочитать через зеркало. Например, автомобили экстренной помощи, такие как машины скорой помощи или пожарные машины, используют зеркальные изображения для считывания с зеркала заднего вида водителя. Некоторые кинотеатры также используют преимущества зеркального письма в системе субтитров на заднем окне, которая используется для помощи людям с нарушениями слуха при просмотре фильма.

Системы зеркал

В случае двух зеркал, в плоскостях под углом α, смотреть через оба из сектора, который является пересечением двух полупространств, похоже на просмотр версии мира, повернутого на угол 2α; точки наблюдения и направления поиска, для которых это применимо, соответствуют точкам просмотра 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. образ.

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 учитывать эквивалентное смещение наблюдателя: вверх, и назад.

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

См. Также

На Wikimedia Commons есть материалы, связанные с Симметричными изображениями.

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-30 14:36:32
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте