Ο σχηματισμός ενός ειδώλου σε ένα επίπεδο κάτοπτρο είναι ένα θεμελιώδες φαινόμενο της οπτικής, το οποίο παρατηρούμε καθημερινά. Όταν ένα αντικείμενο τοποθετείται μπροστά από ένα επίπεδο κάτοπτρο, οι ακτίνες φωτός που ανακλώνται από το αντικείμενο προσπίπτουν στην επιφάνεια του κατόπτρου. Σύμφωνα με τον νόμο της ανάκλασης, η γωνία πρόσπτωσης κάθε ακτίνας είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης, μετρούμενες πάντα από την κάθετη στην επιφάνεια του κατόπτρου (την «κανονική»).
Το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται το είδωλο επειδή οι ανακλώμενες ακτίνες φτάνουν σε αυτό. Ο εγκέφαλός μας, συνηθισμένος στο ότι το φως ταξιδεύει σε ευθείες γραμμές, επεκτείνει νοητά αυτές τις ανακλώμενες ακτίνες προς τα πίσω, πίσω από την επιφάνεια του κατόπτρου. Το σημείο όπου φαίνεται να διασταυρώνονται αυτές οι νοητές προεκτάσεις είναι το σημείο όπου σχηματίζεται το είδωλο. Επειδή οι ακτίνες δεν διασταυρώνονται πραγματικά σε αυτό το σημείο, αλλά μόνο οι προεκτάσεις τους, το είδωλο χαρακτηρίζεται ως εικονικό.
Τα χαρακτηριστικά του ειδώλου που σχηματίζεται σε ένα επίπεδο κάτοπτρο είναι συγκεκριμένα:
1. **Εικονικό**: Δεν μπορεί να προβληθεί σε οθόνη, καθώς οι ακτίνες δεν συγκλίνουν πραγματικά.
2. **Ορθό**: Έχει την ίδια φορά με το αντικείμενο (δεν είναι ανεστραμμένο).
3. **Ίσου μεγέθους**: Το είδωλο έχει το ίδιο μέγεθος με το αντικείμενο.
4. **Ίσης απόστασης**: Η απόσταση του ειδώλου από το κάτοπτρο είναι ίση με την απόσταση του αντικειμένου από το κάτοπτρο.
5. **Αντιστροφή αριστερά-δεξιά (πλευρική αντιστροφή)**: Το αριστερό του αντικειμένου φαίνεται ως δεξί στο είδωλο και αντίστροφα.
Για να σχεδιάσουμε τον σχηματισμό του ειδώλου, ακολουθούμε τα εξής βήματα:
1. Σχεδιάζουμε το αντικείμενο (π.χ., ένα βέλος) μπροστά από το επίπεδο κάτοπτρο.
2. Από ένα σημείο του αντικειμένου (π.χ., την κορυφή του βέλους), σχεδιάζουμε τουλάχιστον δύο ακτίνες φωτός που προσπίπτουν στο κάτοπτρο.
3. Για κάθε προσπίπτουσα ακτίνα, σχεδιάζουμε την ανακλώμενη ακτίνα εφαρμόζοντας τον νόμο της ανάκλασης (γωνία πρόσπτωσης = γωνία ανάκλασης).
4. Προεκτείνουμε τις ανακλώμενες ακτίνες προς τα πίσω, πίσω από το κάτοπτρο, με διακεκομμένες γραμμές.
5. Το σημείο όπου διασταυρώνονται οι προεκτάσεις των ανακλώμενων ακτίνων είναι το σημείο όπου σχηματίζεται το εικονικό είδωλο του αρχικού σημείου.
6. Επαναλαμβάνουμε τη διαδικασία για ένα άλλο σημείο του αντικειμένου (π.χ., τη βάση του βέλους) για να σχηματίσουμε το πλήρες είδωλο.
