Perché la situazione reale è molto più simile a questa:

La tua penna (presumibilmente) non è fatta di metallo lucido a specchio, ma piuttosto di qualcosa come legno o plastica che riflette la luce in modo diffuso. Ciò significa che la luce proveniente da ogni parte della penna è diffusa su tutta la carta (e, ovviamente, anche in altre direzioni), quindi non proietterà un'immagine chiara sulla carta.

(E poiché la carta stessa è anche un riflettore diffuso, tutta la luce che la colpisce viene nuovamente diffusa in tutte le direzioni e parte di essa finisce per colpire l'occhio. Se sostituisci la carta con uno specchio, solo quei raggi che provenivano dalla giusta direzione avrebbero la possibilità di essere riflessi verso il tuo occhio, quindi vedresti un'immagine riflessa nitida.)

OK, allora perché la penna non forma almeno un'immagine sfocata sulla carta, allora? In realtà lo fa.

Ecco una foto che ho appena scattato con il mio cellulare. Mi dispiace che sia un po 'buio, volevo assicurarmi di non bruciare le alte luci.

Se guardi da vicino e con attenzione, puoi vedere solo il minimo accenno di colore giallastro sulla carta vicino alla matita e un accenno di rosso vicino alla penna. Quei colori tenui sono causati dalla luce riflessa dalla penna e dalla matita sulla carta. Ma non sono molto luminose, perché la maggior parte della luce che colpisce la carta proviene ancora da altre direzioni (principalmente, dalla lampada che illumina la scena), e non molto distinta, perché la luce che si riflette sulla penna e sulla matita si diffonde in tutte le direzioni.

Nel caso in cui non riesci a vederla chiaramente sullo schermo, ecco la stessa foto con i livelli di colore regolati per il massimo contrasto:

Ecco, scommetto che puoi vederlo ora.Sembra quasi che la penna e la matita stessero brillando ... il che, ovviamente, tecnicamente lo sono.Non con la loro propria luce, ovviamente, ma con la luce riflessa dalla lampada che li illumina, proprio come ad es.la luna risplende di luce solare riflessa.

Come bonus, se guardi attentamente, puoi anche vedere alcuni punti più luminosi sul foglio vicino alla matita.Quelli sono riflessi speculari dalla stampa lucida sulla matita.Quindi abbiamo effettivamente sia la riflessione diffusa che quella speculare dimostrate nella stessa immagine.

Non vedrai un'immagine reale della penna che si forma sulla carta, né un'immagine virtuale dal riflesso della penna sulla carta.

Il motivo per cui non vedrai formarsi un'immagine reale sulla carta è che la dispersione della luce dalla penna è divergente e per vedere un'immagine tutti i raggi da un singolo punto della penna devono convergere in un unico puntola carta.Ecco perché posizionare una lente convergente nel posto giusto formerà un'immagine.

Il motivo per cui non vedrai un'immagine virtuale riflessa è che il riflesso della carta è diffuso e non speculare, ovvero i raggi incidenti vengono dispersi casualmente invece "l'angolo di incidente è uguale all'angolo di riflessione".

Un'immagine reale si forma quando più raggi dallo stesso punto si incontrano di nuovo in un altro punto. Senza elemento ottico, i raggi vanno solo nelle loro diverse direzioni e non si incontrano più. Quindi non c'è immagine.

Quando metti una lente convessa davanti alla penna, perché ora puoi vedere l'immagine della penna sulla carta?

Perché una lente convessa piega i raggi in modo che i raggi divergenti provenienti da un dato punto della penna, purché sia ​​più lontano del punto focale, inizino a convergere sull'altro lato. Le regole di base dicono che un raggio che passa per il centro della lente passa dritto e un raggio che passa parallelo all'asse ottico su un lato passa attraverso il punto focale.

Queste regole ti permettono di tracciare tre diversi raggi attraverso l'obiettivo e dove si intersecano sull'altro lato, c'è l'immagine reale (che puoi vedere se coincide con un pezzo di carta). Potresti tracciare anche gli altri raggi, ma ciò richiede una geometria analitica più avanzata.

Quando quindi puoi vedere l'immagine di una torcia quando la fai brillare sulla carta?

Se stai parlando di una vera torcia, come in un bastone con un pezzo di straccio ardente avvolto a un'estremità, non lo farai. Vedrai solo un punto più luminoso in cui la carta è più vicina alla torcia.

Se parli di tipo elettrico, la maggior parte di loro sono riflettori , cioè hanno uno specchio parabolico montato dietro l'elemento emettitore di luce.

Lo specchio deve essere montato in modo che l'elemento di emissione della luce sia più vicino allo specchio rispetto al punto focale, nel qual caso non c'è un'immagine reale, ma un'immagine virtuale dietro lo specchio. L'immagine virtuale può essere vista direttamente se la luce non è troppo intensa per guardarla direttamente.

Tuttavia, a volte lo specchio è montato troppo lontano dall'elemento luminoso, o può essere posizionato lì nelle luci a fuoco variabile, e poi c'è un'immagine reale davanti alla luce che puoi proiettare su una carta.

In uno specchio è molto probabile che la luce si rifletta solo in un angolo secondo la " legge della riflessione" (non ho idea del motivo per cui è così). Su un foglio è probabile che si rifletta anche in tutte le altre direzioni. Pertanto, sulla carta, l'immagine della matita è soffocata dalla luce che la colpisce da tutti gli altri punti dell'ambiente. La luce di ogni punto della penna colpirà ogni punto della carta, contribuendo così a diffondere l'immagine di se stessa.

Con una lente, sarai in grado di vedere l'immagine della penna sulla carta solo se l'unica luce che colpisce la carta proviene dall'obiettivo, o almeno un'altra luce è sufficientemente debole. Anche l'obiettivo deve essere alla distanza corretta in modo da focalizzare tutta la luce proveniente da un punto della penna a un punto della carta. Il motivo per cui vedi un'immagine in quel caso, è perché per ogni punto sulla carta, c'è solo un punto sulla penna (o qualsiasi altra cosa è là fuori) visto dalla punta dell'obiettivo, che colpirà ogni punto la carta. Ciò significa che tutta la luce riflessa da quel punto sulla carta proviene solo da un punto sulla penna.

Una torcia invierà luce diretta, quindi la luce da un punto della torcia colpisce solo una parte della carta. Poiché la luce è molto più brillante della luce proveniente dall'ambiente, la luce che colpisce il tuo occhio, proverrà solo da un punto della torcia, ricreando così il cerchio rotondo della torcia.

Ecco alcuni disegni da illustrare. I blu sono i raggi che colpiscono l'occhio, mentre il rosso manca l'occhio.

Penna su carta: (la luce proveniente da un punto illumina tutte le parti del foglio)

Da penna a specchio: (la luce da un punto viene riflessa in una sola direzione per ogni angolo di incidenza)

Penna attraverso l'obiettivo: (l'obiettivo piega la luce in arrivo in modo che per un dato rapporto di distanza tra la penna e la carta, ogni punto illumini solo un punto sulla carta)

Torcia: (la luce direzionale illumina solo un punto sulla carta per ogni punto sulla torcia)

Ci sono diverse cose che fanno sì che uno specchio e una carta riflettano la luce in modo diverso.

Per prima cosa, se esamini la superficie della carta al microscopio vedrai una superficie molto ruvida. Questa rugosità ha l'effetto di diffondere la luce. Immagina di provare a giocare a ping pong su un tavolo ricoperto di pietre di tutte le dimensioni. La pallina da ping pong rimbalzava in modo imprevedibile. Lo specchio, al contrario, è molto liscio alla luce e quindi la luce può rimbalzare in una direzione prevedibile.

Un'altra differenza è la conduttività elettrica del materiale. La luce è elettromagnetica e interagisce con gli elettroni, modificandone il movimento. La maggior parte degli elettroni è legata a particolari atomi e quindi il loro raggio di movimento è limitato. I conduttori elettrici hanno inoltre alcuni elettroni che possono nuotare liberamente tra gli atomi. Questa mobilità aggiuntiva è visibile a noi facendo sì che i metalli abbiano la loro lucentezza. L'argento nello specchio è un ottimo conduttore di elettricità e il vetro mantiene l'argento liscio e lo protegge dall'ossidazione dell'aria. La combinazione si traduce in una superficie estremamente liscia con la massima lucentezza metallica.

Al contrario, il documento mostra un altro fenomeno.La luce può essere assorbita e la sua energia riemessa come un colore che ha più a che fare con il materiale che con la fonte della luce.Questo può essere visto esaminando molte cose sotto la luce nera (ultravioletta).Alcuni oggetti sembreranno molto scuri.Altri si illumineranno di bianco o di un colore particolare sotto la luce UV anche se la lampadina nera non fornisce quella lunghezza d'onda della luce.Ciò è particolarmente vero per i prodotti artificiali e il loro packaging che sono sintonizzati per essere attraenti per le persone.Ad esempio, confronta carta e polistirolo che sono entrambi bianchi in condizioni di illuminazione normale.Sotto la luce UV, la carta si illuminerà in genere di un bianco brillante ma il polistirolo apparirà scuro e opaco.Ciò accade perché la carta assorbe l'energia UV invisibile e diventa una fonte di luce visibile.Alcuni di questi si verificano anche con la normale illuminazione e contribuiscono alla luminosità della carta.

La luce si diffonde dalla penna in tutte le direzioni possibili con intensità simile, quindi un punto del foglio viene illuminato con luce diffusa da tutti i punti della penna e si ottiene un'immagine molto sfocata.È possibile ottenere un'immagine migliore solo se in qualche modo il punto sulla carta ottiene luce solo da un punto o solo una piccola area sulla penna, come quando si utilizza un obiettivo o una camera oscura: https://en.wikipedia.org/ wiki / Camera_obscura

Una superficie riflettente o lucida rispetta e preserva la vicinanza angolare dei raggi in arrivo sui suoi punti.Meno viene preservata la vicinanza angolare dell'intensità in entrata nel profilo dell'intensità in uscita, più la superficie appare diffusa e "opaca"

(Io sono l'OP, ed ecco la spiegazione che riesco a capire dalle risposte. Non sono sicuro che sia corretto o addirittura sbagliato, qualcuno può indicarlo?)

Vediamo un oggetto X quando la luce proveniente da altre sorgenti si riflette su X e si riflette sui nostri occhi / l'oggetto X stesso emette luce. Ci sono due fattori che determinano se possiamo vedere il riflesso di un oggetto su uno schermo (foglio / specchio ecc.)

1. L'intensità della luce proveniente da X
2. Il riflesso sulla superficie o sullo schermo.

Nel caso della carta e la penna (1) è bassa, e il riflesso sparso in direzione casuale per (2) lo rende ancora più basso, ecco perché il riflesso è appena visibile.

Nel caso della carta e della torcia, mentre (2) è uguale, (1) è piuttosto alto, quindi possiamo vedere la torcia sullo schermo. Per un laser, (2) è ancora più intenso, ecco perché anche un piccolo raggio di laser può essere visto chiaramente da tutte le direzioni (il riflesso diffuso in (1) rende possibile vedere in modo uniforme da tutte le direzioni).

Nel caso della carta e della penna con lente convessa, mentre (2) e (1) sono entrambe uguali, la lente convessa focalizza ogni raggio proveniente dalla penna in un singolo punto dello schermo (beh, questo è un approssimazione ma approssimativamente OK), il che rende l'intensità molto alta. Ora la cosa è uguale a quella del peperone e della luce laser.

Non riesco a credere a quante sciocchezze siano state pubblicate qui e quanti voti positivi sono stati assegnati a risposte che non hanno senso.Ci viene detto che è perché la penna non è lucida come uno specchio piuttosto che perché la carta non è lucida come uno specchio.Questo non spiega perché puoi vedere un riflesso della stessa penna in uno specchio.

La luce che cade su uno specchio viene riflessa in una direzione tale che gli angoli di incidenza e di riflessione sono gli stessi.La luce che cade su un foglio di carta bianco viene riflessa ma dispersa, andando in tutte le direzioni dal punto in cui colpisce la carta.