Вдлъбнати огледала

В Лондон има известна сграда, наречена сградата уоки-токи и нейната форма е като уоки-токи, затова се нарича така. И е известна с това, че топи неща и подпалва неща. Една от историите казва, че шофьор паркирал колата си на пътя пред тази сграда и когато се върнал, видял, че страничното огледало било стопено. Друга история казва, че имало постелка за входна врата някъде пред огледалото, пред тази сграда и се подпалила. Случили са се много такива инциденти и сме сигурни, че са причинени от тази сграда. Тя някак си подпалва нещата пред себе си. Защо прави това? Ще можем да удовлетворитено да отговорим на този въпрос в края на това видео. За да отговорим на този въпрос, трябва да говорим за кривите огледала и един вид от тези криви огледала се нарича вдлъбнати огледала. В това видео ще проучим какво правят вдлъбнатите огледала, ще разберем свойствата и най-накрая ще можем да отговорим на въпроса си. Преди да започнем с вдлъбнатите огледала, нека започнем с плоските (равни) огледала, които може би вече познаваш. Представи си, че имаме плоско огледало, като дясната страна е отразяващата страна. И да кажем, че имаме падащи лъчи светлина. Да кажем, че спуснем падащ успореден лъч светлина, защото успоредните лъчи са по-лесни за анализиране. Какво мислиш ще се случи с тези лъчи след отразяване? Може би вече учи за законите за отразяването – че ъгълът на падане винаги е равен на ъгъла на отразяване. Нека начертаем нормала. Чертаем нормала. Това е просто перпендикуляр, който чертаем в точката, в която лъчът стига до огледалото. Чертаем нормала, перпендикуляр, и после ъгълът между падащия лъч и нормалата става лъч на падане и навсякъде тук това е нула. Следователно според законите за отразяване ъгълът на отражение трябва да е нула, понеже ъгълът на падане винаги е равен на ъгъла на отражение. Което означава, че отразеният лъч ще премине по същия път. И ако можеш да видиш отразените лъчи, те ще изглеждат така. Ще са по същия път. Това е нещо, което може би сме виждали преди. Важното нещо, което да отбележим тук, е, че падащите лъчи са успоредни и, след отражение, дори отразените лъчи са успоредни едни на други. Това е нещо, което да отбележим тук. А сега да видим какво се случва, ако имаме вдлъбнато огледало? Да разгледаме едно вдлъбнато огледало? Вдлъбнатото огледало е криво огледало и ако погледнеш внимателно, виждаш, че вътрешната страна е отразяваща. Тъй като вътрешната страна е вдлъбната, наричаме това огледало вдлъбнато огледало. Можеш да мислиш за това като за лъжица, за частта на лъжицата, която използваш. Частта, в която слагаш храната, е вдлъбнатата част. Това е вдлъбнато огледало. И въпросът, върху който искаме да помислим, е какво ще се случи, ако имаме падащи лъчи светлина върху вдлъбнато огледало. Отново, да спуснем падащи успоредни лъчи светлина, понеже те са по-лесни за анализиране. Можеш да начертаеш всякакви лъчи, но успоредните са лесни за анализиране. Да ги начертаем. Въпросът е какво ще се случи с тези успоредни лъчи светлина след отражение? Ами, досега не сме се срещали с криви огледала, но знаем какво се случва с плоските огледала. Знаеш ли какво, там където успоредните лъчи стигат до огледалото, можем да увеличим и ще вземем малка част от това огледало, и ще приемем, че е плоско. Нека ти покажа какво имам предвид. Ако искам да знам какво се случва тук, просто ще увелича колкото е възможно, колкото ми позволява тази програма. Ето, ще приема, че това е плоска част от огледалото. Да кажем, че това е плоско, ето така. Да намалим мащаба и можем да направим същото нещо навсякъде другаде. Ако погледна тази част тук, мога да приема, че това е плоско огледало. Това ни изглежда плоско. Всяка крива, която вземеш, ако я увеличиш достатъчно, ако вземеш много малка част от крива, можеш да кажеш, че това е приблизително равна част. Виждаме същото нещо със Земята. Земята е крива, но когато разгледаш малка част от нея, тя ни изглежда равна. Причината да направим това е, че можеш да помислиш за плоските огледала и знаем какво можем да направим. Можем да начертаем нормали и после можем да открием къде ще отиде отразения лъч. Да се върна обратно тук. Имаме три малки плоски огледала и можем да начертаем нормали. Трябваше да начертая нормали. Да се върна и да ги начертая. Да начертаем нормала тук. Нормалата е перпендикуляр. Да начертаем перпендикуляр към това. Не е много точно, но сега можеш да видиш... Можеш ли да видиш какъв е ъгълът на падане? Той е тук, което означава, че те са отразени... Ъгълът на падане е ето тук. Това е падащият лъч. Отразеният лъч трябва да е ето така. Да дойдем тук и да видим какво се случва. Ако начертаеш нормала, тя просто ще изглежда ето така. Имаме падащия лъч и нормалната права, което означава, че ъгълът на падане е нула, отразеният лъч просто ще се върне обратно, понеже ъгълът на отразяване също ще е нула. И, подобно, можем да направим същото нещо отгоре. И искам да спреш видеото и да опиташ да визуализираш това самостоятелно. Можеш ли да визуализираш това и да помислиш къде ще отиде отразения лъч? Спри видеото и помисли. Добре, да направим това. Ще начертаем нормала. Нормалата трябва да е перпендикулярна на тази повърхност. Така че ако спусна нормала, тя изглежда ето така и това е ъгълът на падане и можем да видим, че отразеният лъч преминава ето така. Отново, ъгълът на отразяване трябва да е същият като ъгъла на падане. Ако върнем към предишния мащаб, ще забележиш, че след отразяване лъчите светлина вече не са успоредни един на друг. Но ако увеличим тези лъчи светлина... Не начертах това правилно, но ако бях, щеше да видиш... Ако бях начертал това правилно, щеше да видиш, че тези три лъча светлина всъщност ще се срещнат при една единствена точка. Когато лъчите светлина се срещат при една точка, казваме, че те се събират. Събират се в единична точка и след това просто ще продължат по пътя си, който не сме показали. Но ето кое е важното. След отразяване светлинните лъчи вече не са успоредни, а се събират в единична точка и красотата на тази форма е в това, че ако получиш тази формула – ще говорим повече за формата в бъдещи видеа – но ако получиш тази форма, тогава ще видим, че дори ако начертаем още успоредни лъчи светлина – и можеш да направиш същото нещо, ще откриеш, ако увеличиш и начертаеш нормалите, и ги начертаеш внимателно, а не като мен, ще видиш, че и тези отразени лъчи ще се съберат в същата тази точка. И ако начертаем още повече светлинни лъчи, без значение колко светлинни лъчи начертаеш, ще видиш, че всички светлинни лъчи ще се съберат в една единствена точка. И тази точка, в която светлинните лъчи се фокусират, или се концентрират, се нарича фокус (фокусна точка). Нарича се фокус на огледалото. Сега можем да се върнем към началния въпрос и да видим дали можем да отговорим. Ако погледнеш фасадата на сградата, можеш да виждаш през нея, нали? Това е понеже е направена от стъкло и е важно да разберем, че стъклото може да отразява светлина – не цялата светлина, не като огледало, може да отрази част от нея, но тъй като работим с толкова голямо количество стъкло, дори малките количества светлина, които то отразява, стават значителни. И това действа като отразител. И, още по-важно, виж формата на сградата. Не е равна. Ако я разгледаш внимателно, виждаш, че е изкривена навътре. Погледни тази крива. Тя е навътре. Действа като вдлъбнато огледало. И затова, когато имаш слънчева светлина, да нарисувам слънчевата светлина, достигаща до тази стъклена фасада. Слънчевите лъчи светлина са доста успоредни и след малко ще говорим за това. Не се тревожи, ще говорим за това. Но след отразяване се случва същото, което имахме преди това. Всички тези лъчи биват фокусирани в единична точка. И, разбира се, оказва се, че тази фокусна точка зависи от – тоест местоположението на този фокус зависи от това под какъв ъгъл навлизат лъчите светлина. Да не се тревожим за това. Важното е, че биват фокусирани в една единична точка. В някакъв определен момент от деня, виж, фокусната точка лежи на пътя и ако паркираш нещо на това място, тогава цялата слънчева светлина бива концентрирана, светлината, която стига до тази стъклена част, бива концентрирана в една единична точка, създавайки точка с много висок интензитет тук и това е достатъчно, създава висока температура и увеличава температурата, създава много топлина и затова нещата се топят. И ето кое е удивително за мен. Забележи, това е доста плоско. Не е толкова изкривено. Но дори малкото изкривяване е достатъчно, за да фокусира слънчевата светлина и да създаде доста проблеми. Това е удивително. Добре, преди да приключа, искам да ти покажа едно нещо. Защо казах, че светлинните лъчи от Слънцето са успоредни едни на други? Искам да ти покажа това. Да отидем на друг екран. Да кажем, че имаме малка крушка, която излъчва светлина във всички посоки. И ще направим светлината по-приглушена. И да поставим огледало пред това. Да кажем, че това е вдлъбнато огледало. И се концентрираме само на лъчите, които достигат до огледалото. Забележи, когато огледалото е близо до крушката, лъчите светлина, които стигат до огледалото, се раздалечават един от друг. Но ако вземем същото огледало и го държим надалеч от крушката, забележи, ако погледнеш тези два светлинни лъча и забравиш всичко останало, а се концентрираш само върху тези два лъча светлина, които стигат до огледалото... Ако разгледаш само тези два лъча, те изглеждат доста успоредни един на друг, въпреки че всъщност идват от една и съща точка. Накратко, когато държим огледалото близо до крушката или близо до източник на светлина, светлинните лъчи не изглеждат успоредни. Но когато държиш огледалото надалеч – и какво имаме предвид под "надалеч"? Надалеч означава, че разстоянието между огледалото и източника трябва да е много по-голямо в сравнение с размера на огледалото. Това е цялата идея. Надявам се ще се съгласиш, че ако размерът на огледалото е голям, тогава много лъчи ще го достигнат, лъчите няма да са успоредни. Но ако размерът на огледалото е много по-малък от разстоянието, тогава тези са успоредни. Ако това беше слънцето, тогава Земята щеше да е много малка. Тя ще е като точица. И тъй като размерът на Земята е много по-малък от разстоянието между Земята и Слънцето, или източника, можем да приемем, че светлинните лъчи от Слънцето са успоредни, когато стигнат до Земята. Да обобщим набързо какво научихме. Когато вземеш едно огледало и го изкривиш така, че вътрешната част да е отразяваща, наричаме това вдлъбнато огледало и вдлъбнатите огледала могат да фокусират успореден сноп светлина в една единична точка, концентрират тази светлина в едно точка, която наричаме фокус. И затова кулата "уоки-токи", който действа като вдлъбнато огледало запалва нещата, които държиш при фокуса на тази сграда.