Speglar och spegelbilder

Titta i en vanlig, flat spegel och du ser dig själv – fast bilden verkar sitta en bit bakom spegelglaset, lika långt bakom som du själv står framför. Den bilden kallas en spegelbild. Den är rättvänd, huvudet upp och fötterna ner precis som på dig. Det spegeln vänder på är fram och bak: din näsa pekar mot spegeln, men bildens näsa pekar mot dig. Lyfter du höger hand lyfter bilden handen på samma sida som din, men eftersom bilden står vänd mot dig ser det ut som om den lyfter sin vänstra. Därför säger man att höger och vänster byter plats.

Spegelbilden finns egentligen inte där bakom glaset. Det du ser är ljus som först träffar dig, sedan spegelns yta, och till sist studsar in i ditt öga på ett ordnat sätt, så att hjärnan tolkar det som om det kom från en plats bakom glaset. Därför kan du aldrig sträcka dig in i spegeln och ta på bilden, och bilden är alltid exakt lika stor som du själv, oavsett om du står nära spegeln eller långt bort.

Den egenskapen gör speglar användbara för att se saker ur en annan vinkel utan att flytta sig. En backspegel visar vägen bakom bilen fast föraren tittar framåt, och ett periskop – en lång rörformad apparat med två parallella plana speglar, båda snedställda 45 grader mot röret – låter dig se över ett staket eller en folkmassa utan att sträcka på halsen. Ljuset studsar först nedåt i den övre spegeln och sedan rakt fram i den undre, och når ögat precis som om det kommit i en rak linje.

Inte alla speglar är helt flata. En konkav spegel är svagt urgröpt, som insidan av en skål, och samlar ljuset så att nära föremål kan se förstorade ut – det är principen bakom en sminkspegel. En konvex spegel buktar istället utåt, som utsidan av en boll, och sprider ljuset så att den visar ett mycket större område än en plan spegel – bilden blir mindre, men du ser mer på en gång.

Det är just den sista egenskapen som gör konvexa speglar vanliga som backspeglar på bilens utsida och som övervakningsspeglar i butikshörn: föraren eller personalen får en bredare överblick, även om varje enskilt föremål i bilden syns lite mindre än det verkligen är.

Det här lär du dig

Beskriva hur en plan spegel skapar en spegelbild bakom sig
Förklara att spegelbilden är rättvänd och lika stor som föremålet, och varför den ser omvänd ut höger–vänster
Förklara hur ett periskop använder två speglar för att se runt hinder
Ge exempel på var konkava och konvexa speglar används och varför

Begrepp att kunna

Plan spegel: En helt flat spegel som ger en spegelbild lika långt bakom spegeln som föremålet är framför, i samma storlek som föremålet.
Spegelbild: Bilden du ser i en spegel. Den finns inte fysiskt bakom glaset, utan uppstår genom att ljus reflekteras in i ögat på ett ordnat sätt.
Konkav spegel: En spegel som är urgröpt, böjd inåt som insidan av en skål. Den kan göra nära föremål förstorade, som i en sminkspegel.
Konvex spegel: En spegel som buktar utåt, böjd som utsidan av en boll. Den visar ett större område än en plan spegel men gör bilden mindre.
Periskop: Ett rörformat instrument med två parallella plana speglar, båda snedställda 45 grader mot röret, som gör det möjligt att se över eller runt ett hinder.

Vanliga svårigheter

Tror att spegelbilden är ett verkligt föremål bakom glaset

Det känns som att bilden sitter kvar där bakom spegeln, men det finns ingenting fysiskt där. Bilden uppstår för att ljus från dig träffar spegelns yta och studsar in i ditt öga, och hjärnan tolkar ljuset som om det kom från en punkt bakom glaset. Försök att ta på bilden och du känner bara kall glasyta.

Tror att spegelbilden blir större när man går nära spegeln

Många förväntar sig att bilden växer ju närmare man kommer, ungefär som ett ansikte som kommer närmare en kamera. I en plan spegel är bilden alltid exakt lika stor som föremålet, oavsett avstånd. Det som ändras när du går närmare är hur stor del av ditt synfält som bilden fyller, inte bildens verkliga storlek.

Blandar ihop vad konkava och konvexa speglar gör

Det är lätt att glömma vilken böjd spegel som förstorar och vilken som ger bred överblick. En konkav spegel är urgröpt och kan förstora nära föremål, som i en sminkspegel. En konvex spegel buktar utåt och gör tvärtom – den krymper bilden men visar ett mycket större område, och därför passar den som backspegel på bilens utsida.

I verkligheten

Backspeglarna på en bils utsida är ofta lätt konvexa

Den buktade formen sprider ljuset så att spegeln visar ett bredare område bakom bilen än en helt plan spegel skulle göra. Priset för den breda överblicken är att allt i spegeln ser lite mindre, och därmed längre bort, ut än det egentligen är.

Ett periskop låter en person i en skyttegrav eller ubåt se ovanför kanten utan att synas själv

Ljus från det som finns ovanför träffar den övre spegeln och studsar nedåt till den undre spegeln, som skickar det vidare rakt in i ögat. Två parallella speglar, båda snedställda 45 grader, räcker för att flytta siktlinjen förbi ett hinder.

Tips

Håll en matsked upp framför ansiktet. Den utbuktande baksidan är konvex och visar hela ditt ansikte i litet format. Vänd skeden och se på den urgröpta insidan: på en armlängds avstånd ser du dig själv upp och ner. En konkav spegel ger alltså olika bilder beroende på avståndet, och först mycket nära blir bilden förstorad som i en sminkspegel.
Bygg ett periskop av en mjölkkartong och två små plana speglar: skär två snedda öppningar i kartongen, sätt in speglarna parallellt med varandra, båda i 45 graders vinkel mot kartongens kant, och kika genom den nedre öppningen för att se över ett bordshörn.
Mät med en tumstock: lägg den på golvet rakt ut från en golvspegel, med ena änden mot glaset. Ställ dig vid en meter och sedan vid två meter. I spegeln fortsätter tumstocken bakom glaset, och din spegelbild står alltid lika långt in som du står ute.

Testa dig själv

1. Du står framför en plan spegel och lyfter din högra hand. Vilken hand verkar spegelbilden lyfta, och varför?

Spegelbilden verkar lyfta sin vänstra hand. Handen som lyfts i spegeln sitter ändå på samma sida som din högra, för spegeln vänder inte höger och vänster utan fram och bak. Eftersom bilden står vänd mot dig tolkar du den som en person som vänt sig om, och för en sådan person är den handen den vänstra.

2. Vad händer med spegelbildens storlek om du tar tre steg närmare en plan spegel?

Ingenting händer med storleken – bilden är alltid exakt lika stor som du själv, oavsett avstånd till spegeln. Det som förändras är bara hur nära bilden verkar vara, eftersom avståndet till bilden alltid är lika stort som ditt avstånd till spegeln.

3. Varför väljer biltillverkare ofta en konvex spegel i stället för en plan spegel till backspeglarna på bilens utsida?

En konvex spegel buktar utåt och sprider ljuset, vilket gör att den visar ett betydligt större område bakom bilen än en plan spegel skulle göra. Nackdelen är att allt i spegeln syns lite mindre och verkar längre bort än det är, men den extra överblicken väger ofta tyngre för trafiksäkerheten.

Ur kursplanen

Fysik åk 4–6 · Fysiken i naturen och samhället
Hur ljus och ljud breder ut sig och kan reflekteras.
Fysik åk 7–9 · Fysiken i naturen och samhället
Hur ljus breder ut sig, reflekteras och bryts.

Källa: Skolverket, centralt innehåll.

Leder vidare till

Träna vidare – gratis

Det här ämnet har inga egna träningsuppgifter än. De här närliggande ämnena har lösta exempel och uppgifter som anpassar sig efter dig: