Miraż

Materiały i pomoce dydaktyczne:
1. Dwa wyprofilowane zwierciadła wklęsłe (jedno z otworem na środku).
2. Podstawka pod obiekt.
3. Obiekt iluzji.

Przebieg doświadczenia:
1. Zwierciadła zestawiamy z sobą powierzchniami odbijającymi do siebie, w taki sposób, aby lustra stykały się krawędziami, a otwór zwierciadła był dostępny od góry.
2. Na dnie, tak utworzonej kapsuły, umieszczamy podstawkę i drobny przedmiot.
3. Obserwujemy obraz przedmiotu ustawionego wewnątrz kapsuły w przestrzeni nad otworem.

Dlaczego tak się dzieje?
Obserwacja obrazu, który do złudzenia przypominającego rzeczywisty przedmiot jest możliwa dzięki użyciu dwóch identycznych luster o określonych krzywiznach. Zwierciadło paraboliczne posiada konkretny punkt skupienia, natomiast w zwierciadle sferycznym promienie po odbiciu nie przecinają się w jednym punkcie. Zwierciadła użyte w naszym doświadczeniu nie są ani dokładnie paraboliczne, ani dokładnie sferyczne – charakteryzuje je pewien profil pośredni. Oba zwierciadła maja takie same ogniskowe i ułożone są na sobie tak, aby ognisko jednego leżało dokładnie w wierzchołku drugiego zwierciadła. W takiej sytuacji każda z rozbieżnych wiązek światła wychodzących z określonego punktu przedmiotu, po odbiciu się od górnego zwierciadła, a następnie od dolnego, kierowana jest w stronę otworu. Geometria luster sprawia, że światło ogniskuje się w przestrzeni nad otworem, tworząc rzeczywisty obraz przedmiotu.

Po prześledzeniu biegu promieni w zwierciadłach wklęsłych możemy dojść do wniosku, że zjawisko to jest obserwowalne tylko pod pewnym kątem. Jeśli patrzymy wzdłuż osi optycznej obu luster to widzimy tylko rzeczywisty przedmiot, natomiast, jeśli patrzymy pod zbyt dużym kątem obraz znika i dostrzegamy jedynie powierzchnię zwierciadła. Opisywany efekt widoczny jest tylko dla małych kątów. Warto wspomnieć, że im przedmiot ma większe rozmiary tym mniejszy jest kąt, pod którym możemy obserwować to zjawisko.