Почему зеркало меняет лево и право, но не верх и низ?
В вертикальном плоском зеркале ваша правая рука остаётся с той же стороны комнаты. Отражение обращает направление поперёк поверхности зеркала: спереди назад. Кажущаяся перестановка левого и правого возникает, когда мы сравниваем отражение с человеком, повернувшимся к нам лицом.
Проследим за одной точкой
Представьте маленькую оранжевую метку на правой руке. Встаньте лицом к вертикальному плоскому зеркалу. Изображение метки остаётся с той же стороны комнаты, что и сама метка, и на той же высоте. Оно кажется расположенным за зеркалом — на таком же расстоянии, на каком настоящая метка находится перед ним.
Это мнимое изображение: отражённый свет приходит к глазам от зеркала. Свет не проходит за него, чтобы создать там вторую руку.
Схема вида сверху
Читайте рисунок как план комнаты. Верх рисунка означает направление дальше за зеркало, а не выше над полом. Оранжевая метка сохраняет положение вдоль зеркала. Направление, куда смотрит человек, при отражении меняется.
Две отметки «40 см» сравнивают расстояния от отмеченной руки и её изображения до зеркала. Стрелки показывают, куда смотрит каждая фигура, а не лучи света. Высота на виде сверху не показана; вертикальное плоское зеркало сохраняет и её.
Почему отражённая рука кажется левой
Представьте человека на месте изображения, лицом к вам. Его левая сторона находится справа от вас. Отражение вашей правой руки имеет форму левой и оказывается там, где у такого человека была бы левая рука.
Но повернуть настоящего человека на пол-оборота и отразить его — разные действия. Поворот стоящего человека меняет и направление «вперёд–назад», и положение точек слева или справа от центра его тела. Отражение меняет только направление, перпендикулярное зеркалу. Поэтому результаты не совпадают.
Поверните карточку двумя способами
Напишите большую латинскую R у левого края карточки, а у верхнего края поставьте точку. Вначале надпись обращена к вам, зеркало находится за карточкой. Держите карточку вертикально, примерно параллельно зеркалу. Оба опыта начинайте из одного положения.
- Опыт 1: поверните карточку на пол-оборота вокруг вертикальной оси, как дверь. Надпись теперь обращена к зеркалу. В отражении R перевёрнута слева направо и оказывается справа на карточке, а точка по-прежнему находится у верхнего края.
- Опыт 2: верните карточку в исходное положение. Поверните её на пол-оборота вокруг горизонтальной оси, переведя верхний край через верх к себе. Надпись снова обращена к зеркалу. Теперь отражение переворачивает рисунок сверху вниз: точка внизу, а R остаётся слева.
- Сравнивайте всю карточку вместе с точкой. Слов «вверх ногами» недостаточно: перестановка верха и низа отличается от поворота рисунка на пол-оборота в плоскости стола.
Проверим правило тремя расстояниями
Возьмём придуманное положение метки для геометрической проверки. Положение вдоль зеркала отсчитываем от неподвижной отметки на нём, высоту — от пола, глубину — от поверхности зеркала.
- Настоящая метка: 25 см вправо от отметки, 140 см над полом, 40 см перед зеркалом.
- Изображение: те же 25 см вправо, те же 140 см над полом и 40 см за зеркалом.
- Приблизим настоящую метку на 10 см. Изображение окажется в 30 см за зеркалом, а не в 50 см. Расстояние между меткой и её изображением в этой геометрической модели составит 60 см.
А если зеркало лежит горизонтально?
Правило связано с поверхностью зеркала. У горизонтального плоского зеркала перпендикулярное направление — вертикальное, поэтому высота отражается относительно этой поверхности. Особого предпочтения левого и правого нет. Объяснение для вертикального зеркала выше не описывает кривое зеркало или приложение камеры, которое может переворачивать предпросмотр.