2017-09-30
Луч света, идущий из точки А, приходит в точку В, отразившись от плоской пластины CD (см. рисунок). Докажите, что, «подчиняясь» закону отражения, луч «выбирает» кратчайший путь.
Решение:
Рассмотрим траекторию АЕВ (см. рис. а), где Е — произвольная точка пластины CD. Длина этой траектории совпадает с длиной ломаной $A_{1}EB$ ($A_{1}$ — точка, симметричная точке А относительно прямой, на которой лежит отрезок CD). Минимально возможная длина ломаной $A_{1}EB$ достигается, когда точка Е лежит на прямой $A_{1}B$. При этом, как видно из рис. б, угол падения луча ($\angle AEF$) равен углу его отражения ($\angle BEF$). Таким образом, длина траектории будет минимальной именно при зеркальном отражении. Это свойство отражения открыл Герон Александрийский (о дальнейшем развитии этой идеи см. задачу 4117).