W lustrzanym odbiciu

Poprawna odpowiedź

B.

Wymaganie ogólne

3 Wskazywanie w otaczającej rzeczywistości przykładów zjawisk opisywanych za pomocą poznanych praw i zależności fizycznych.

Wymaganie szczegółowe

7.3. Fale elektromagnetyczne i optyka. Uczeń wyjaśnia powstawanie obrazu pozornego w zwierciadle płaskim, wykorzystując prawa odbicia/ opisuje zjawisko rozproszenia światła przy odbicu od powierzchni chropowatej
7.4. Fale elektromagnetyczne i optyka. Uczeń opisuje skupianie promieni w zwierciadle wklęsłym posługując się pojęciami ogniska i ogniskowej, rysuje konstrukcyjnie obrazy wytworzone przez zwierciadła wklęsłe

Komentarz

Zadaniem ucznia jest przewidzenie obrazu, jaki Adam zobaczy w lustrze wypukłym, na podstawie obrazu tego samego obiektu, jaki powstaje w lustrze płaskim. Zadanie dotyczy problemu bliskiego uczniom, ale nie opisanego wprost w podstawie programowej, gdyż jest w niej mowa jedynie o zwierciadłach płaskich i wklęsłych. 

Zadanie można rozwiązać przynajmniej na dwa sposoby

a) Teoretycznie - do rozwiązania zadania wystarczy sama wiedza: lustra wypukłe dają obraz pomniejszony, prosty, pozorny, a lustra płaskie – rzeczywistej wielkości, prosty, pozorny. Oba obrazy będą się więc różnić jedynie rozmiarem – obraz z lustra wypukłego będzie mniejszy. Nietrudno przewidzieć, że wiedza tego rodzaju, nawet jeżeli zostanie nabyta w trakcie szkolnej nauki – raczej nie będzie trwała. Szczególna trudność zadania polega również m.in. na tym, że o tę wiedzę pytamy nie wprost. Sama znajomość przyporządkowanych do danego rodzaju lustra określeń nie wystarczy. Trzeba jeszcze rozumieć co te hasła znaczą.

b) Z obserwacji porównawczej,  jak wygląda taki obraz w bardzo dziś rozpowszechnionych lustrach sklepowych i drogowych w stosunku do obrazu  zwykłym lustrze płaskim. Takie doświadczenie powinno skutkować rozumowaniem: w lustrze widzę siebie „normalnie” – a nie do góry nogami, w lustrze sklepowym czy drogowym też. Takie rozumowanie powinno eliminować odpowiedzi C i D. Wybór między A i B jest trudniejszy,  gdyż z racji symetrii naszego ciała nie zwracamy za bardzo uwagi na fakt, czy dane lustro obraca obraz w poziomie. 

Dla ponad stuosobowej grupy uczniów klas 1 szkół ponadgimnazjalnych, na których przeprowadzono badanie, zadanie okazało się bardzo trudne. Zaledwie 15% badanych uczniów udzieliło prawidłowej odpowiedzi, przy czym z dużym prawdopodobieństwem były to wybory przypadkowe (całkowity brak korelacji między wykonaniem tego zadania o ogólnym wynikiem ucznia z testu).

Zdecydowanie największym powodzeniem cieszyła się odpowiedź A. Wybrało ją aż 54% uczniów. Wybór taki najprawdopodobniej wynikał z prostego skojarzenia: lustro odwraca obraz, więc powinien wyglądać odwrotnie niż na górnym rysunku.

Uczniowie prawdopodobnie nie wzięli pod uwagę ani faktu, że górny obraz nie jest widokiem koszulki, tylko jej obrazem w lustrze, ani faktu, że oba lustra dają obraz prosty, a nie odwrócony.

Warto tu podkreślić, że zupełnie czym innym jest odwrócenie obrazu (zachodzące w określonych sytuacjach w sferycznych lustrach wklęsłych), a czym innym to co potocznie nazywamy „lustrzanym odbiciem”.  Oba efekty są często mylone przez uczniów.

W pierwszym przypadku dochodzi do faktycznego obrócenia obrazu zarówno w poziomie jak i w pionie, w drugim – nie ma takiego efektu ani w pionie, ani w poziomie. Aby zrozumieć, na czym polega efekt tzw. lustrzanego odbicia, trzeba obejrzeć w lustrze np. dowolny napis wykonany na przezroczystym tle (np. folii) trzymanym tak, aby widać było zarówno sam napis jak i jego odbicie. Można wówczas zrozumieć, że przyczyną efektu jest oglądanie napisu niejako od tyłu, a nie od strony zwróconej w kierunku lustra.

Z uwagi na fakt, iż zadanie nieznacznie wykracza poza podstawę programową,  nie należy go wykorzystywać w pracach pisemnych. Znakomicie nadaje się natomiast na lekcję podsumowującą naukę optyki – jako ciekawe rozszerzenie wiedzy i odniesienie do rzeczywistości. Dodatkową wartością może być wykonanie opisanego wyżej doświadczenia z wyciętą z kartonu literą lub pokazaną w zadaniu błyskawicą z koszulki.

Słowa kluczowe