огледаласферична са оптични системи, формирани на базата на главиниполирани рефлектори, способен да отразява светлина под различни ъгли, като по този начин се получават изображения, които могат да бъдат и двете реално като виртуално. Има два вида сферични огледала: огледалавдлъбнат и на огледалаизпъкнал. Преди да се задълбочим в детайлите на всяко от тези огледала, нека идентифицираме и дефинираме какво е елементигеометричнаОтогледаласферична.
Вижсъщо:Открийте най-невероятните оптични явления
Геометрични елементи на сферични огледала
Геометричните елементи на сферичните огледала са много полезни за вашето аналитично изследване чрез геометрична оптика. Независимо от формите на сферичното огледало (вдлъбнат или изпъкнал), тези елементи са еднакви и за двата.
връх (V)
О връх маркира централната област на сферичните огледала. Именно в тази точка рисуваме главната ос (или ос на симетрия) на огледалото. Всякакви светлинен лъч който се фокусира върху върха на сферично огледало е отразени със същия ъгъл на падане, точно както би направило плоско огледало.
Център на кривината (C)
О център на кривината на сферичните огледала е Резултатсреден на сферичната капачка, която поражда огледалото, следователно е равна на Рей от тази сфера. Всеки лъч светлина, който пада върху центъра на кривината на сферично огледало, трябва да бъде рефлектира върху себе си, така че падащите и отразените светлинни лъчи се движат по същия път.
радиус на кривина (R)
О радиус на кривина измерва разстоянието между връх от огледалото и твоето център накривина, обозначава се с буквата R и обикновено се измерва в метри.
Вижте също: Каква е скоростта на светлината?
Фокус (F)
О фокус е точката, където успоредни светлинни лъчи сближават се след като е отразена от а огледаловдлъбната. В случай на огледала изпъкнал, отразените светлинни лъчи разминават се на неговата повърхност и следователно са разширения на светлинни лъчи които се пресичат в точка, разположена "зад" повърхността на тези огледала. Поради тази причина казваме, че фокусът на изпъкналите огледала е виртуален, докато фокусът на вдлъбнатите огледала е реален.
Видът на огледалния фокус пряко влияе върху изчисленията. огледала с истински фокус (вдлъбнати) имат тяхната фокусна точка, написана с сигналположителен, изпъкналите огледала получават сигналотрицателен за вашия фокус:
вдлъбнато огледало |
Истински фокус, плюс знак, пред огледалото |
изпъкнало огледало |
Виртуален фокус, знак минус, зад огледало |
Фигурата, показана по-долу, представлява отражението на светлината от a огледалоизпъкнал. Осъзнайте, че отразените светлинни лъчи са разнопосочно, в този случай това, което се случва е пресичане на разширенията на светлинните лъчи, затова се появява изображението, конюгирано от тези огледала зад на отразяващата повърхност:
Фокусно разстояние (f)
THE фокусно разстояние измерва позицията на фокуса спрямо върха на сферичните огледала, в допълнение, успоредни светлинни лъчи които се фокусират върху вдлъбнатите огледала са отразено върху фокусната точка. При изпъкналите огледала те са разширенията на светлинните лъчи, които се пресичат във фокуса им, разположени зад огледалото, т.нар. виртуален фокус.
Ъгъл на отваряне
Ъгълът на отваряне измерва степен накривина на огледалото. Този ъгъл се измерва от оста на симетрия на сферичните огледала. Колкото по-голям е ъгълът на отваряне, толкова повече огледалото прилича на плоско огледало.
вдлъбнати огледала
Вие огледалавдлъбнат са кухини рефлектори на постоянни лъчи. се използват за производство виртуални и увеличени изображения на обекти, разположени в райони, близки до повърхността му, както в случая на огледала, използвани в оптиката или за нанасяне на грим и др. Този тип огледало също може да се конюгира реални и следователно обърнати изображения, при позициониране на обект извън неговото фокусно разстояние.
За да разберем по-добре как вдлъбнатите огледала конюгират изображения, ще трябва да опишем всеки от възможните случаи. Имайте предвид, че ситуациите, описани по-долу, са в реда на разстоянието от върха на огледалото, проверете:
Случай 1 - Обект, позициониран между върха и фокуса на вдлъбнато огледало
Когато поставите обект между върха и фокуса на вдлъбнато огледало, последното ще произведе a Образвиртуален на обекта, "зад” на огледалната повърхност. Отразените светлинни лъчи са разнопосочни, следователно техните разширения се пресичат, образувайки увеличено изображение на обекта.
Случай 2 - Обект, позициониран над фокуса на вдлъбнатото огледало
Когато някой обект е позициониран точно над фокусната точка на вдлъбнато огледало, той не съвпада Образнито един, тъй като нито отразените лъчи, нито техните разширения се пресичат. В този случай казваме, че изображението е неправилно или който се образува в безкраен.
Случай 3 - Обект, позициониран между фокуса и центъра на кривината
Когато поставите някакъв обект между фокуса и центъра на кривината на изпъкнало огледало, полученото изображение винаги ще бъде истински (следователно обърнати) и по-голям отколкото обекта.
Случай 4 - Обект, позициониран в центъра на кривината
Когато някой обект е поставен на разстояние от центъра на кривината по отношение на върха на вдлъбнато огледало, той комбинира Образистински Е от същоторазмер на вашия обект.
Случай 5 - Обект, разположен извън центъра на кривината
Обекти, които са разположени извън центъра на кривината, произвеждат изображенияистински и непълнолетни отколкото вашите обекти.
накратко
Вдлъбнатите огледала създават реални изображения, когато поставяме обекти близо до повърхността им, на фокусно разстояние няма образуване изображение, извън фокуса, изображенията са реални и размерът им намалява в зависимост от разстоянието между обекта и върха на огледало.
Вижсъщо:Открийте основните оптични инструменти
изпъкнали огледала
Вие огледалаизпъкнал са като повърхноствъншен на светлоотразителна капачка. Тези огледала само се комбинират виртуални изображения, кои са тези, които са образувани зад огледалата и може да се види благодарение на оптична илюзия. Този тип изображение винаги ще бъде съчетано в същата ориентация (с лице нагоре или надолу) като вашите обекти.
В допълнение към тези характеристики, независимо от позицията на обекта на изображението, изображенията, конюгирани от изпъкналите огледала, винаги ще бъдат по-малки от техните обекти. Изпъкналите огледала се използват широко в търговски обекти, а също и в обществения транспорт, благодарение на голямото зрително поле, което този тип огледала може да осигури.
накратко
Изпъкналите огледала произвеждат само виртуални (директни) и намалени изображения, независимо от разстоянието между обекта и върха на огледалото
Формули върху сферични огледала
Формулите, използвани за аналитичното изследване на сферични огледала, важат както за вдлъбнати, така и за изпъкнали огледала. Основната разлика между този тип огледала е алгебричен знак който е назначен за фокус (f).
огледалаизпъкнал, които включват виртуален фокус, функция фокусотрицателен, докато огледалавдлъбнат, чиито фокуси са реални, те присъстват фокусположителен. Освен това е важно да се дефинира референция за използването на алгебрични знаци, за това се използва референтният на Гаус. Според Гаусов референтен:
Всеки обект или изображение, което се намира пред отразяващата повърхност на огледалото, трябва да получи положителен сигнал.
Всеки обект или изображение, което се намира зад отразяващата повърхност на огледалото, трябва да получи отрицателен сигнал.
Всеки обект или изображение, което има вертикална нагоре ориентация, трябва да получи положителен знак.
Всеки обект или изображение, което има вертикална ориентация надолу, трябва да получи отрицателен знак.
Фигурата по-долу показва малка схема за улесняване на разбирането на сигналите, използвани според гаусовата рамка:
обозначаваме с буквата за позицията на обектите спрямо върха на огледалата. Позицията на изображенията, конюгирани от огледалата, от своя страна се обозначава с буквата за'. Притежавайки тези твърдения, нека преминем към формулите.
Фокусно разстояние и радиус на кривина
Има формула, валидна за всички сферични огледала, която свързва фокусното разстояние с радиуса на кривината, проверете я:
е - фокусно разстояние
Р - радиус на кривина
Уравнение на конюгирани точки или уравнение на Гаус
Уравнението на конюгираните точки свързва фокусното разстояние (f), позицията на обекта (p) и позицията на изображението (p'), измерени по отношение на огледалния връх, вижте:
е - фокусно разстояние
за - позиция на обекта
за' - позиция на изображението
Напречно линейно уравнение за увеличение
Напречно линейно увеличение е безразмерната величина (без мерна единица), която измерва връзката между размера на обекта и този на изображението му, комбиниран от сферични огледала. Има три различни начина за изчисляване на напречното линейно увеличение, проверете го:
THE - напречно линейно увеличение
аз - размер на изображението
О - размер на обекта
е - фокусно разстояние
За да разберете по-добре значението на напречното линейно увеличение, вижте някои възможни резултати и техните интерпретации:
A = 1: в този случай изображението е със същия размер като обекта и неговата ориентация е положителна (виртуално изображение);
A = -1: в този случай изображението е със същия размер като обекта, но е обърнато (реално изображение);
A = + 0,5: виртуално изображение (вдясно) половината от размера на обекта;
A = - 2,5: реално (обърнато) изображение 2,5 пъти по-голямо от размера на обекта.
Вижсъщо:Какъв цвят е водата?
Решени упражнения върху сферични огледала
1) Предмет е поставен на 50 cm пред вдлъбнато огледало, чието фокусно разстояние е 25 cm. Определете в коя позиция се формира изображението на този обект.
а) - 50 см
б) +50 см
в) + 25 см
г) - 40 см
д) + 75 см
Обратна връзка: буква Б
Резолюция:
За да решите това упражнение, ще ви трябва уравнението на Гаус, следвайте изчисленията:
В предишното изчисление се опитахме да изчислим p', позицията на изображението. За да направим това, ние заместваме данните за фокуса и позицията на обекта в уравнението на Гаус, което води до позиция от 50 см пред огледалото. Следователно правилната алтернатива е буквата Б.
2) Предмет с височина 10 cm се поставя на 30 cm от изпъкнало огледало, чието фокусно разстояние е -10 cm. Определете размера на изображението, конюгирано от това огледало.
а) - 5 см
б) - 10 см
в) - 25 см
г) - 50 см
д) - 100 см
Обратна връзка: Буква а
Резолюция:
За да решим това упражнение, ще използваме уравнението за напречно линейно увеличение, проверете изчислението, което трябва да се направи:
За да решим това упражнение, използвахме две от трите формули, използвани за изчисляване на напречното линейно увеличение, което води до изображение от -5 cm. Това показва, че изображението е намалено спрямо обекта и е обърнато, следователно реално.
3) Обичайно е да се използват вдлъбнати огледала в оптиката, така че да е възможно да се разглеждат детайли от рамките, благодарение на образуването на изображения, по-големи от техните обекти. За да може едно вдлъбнато огледало да образува директни и по-големи изображения от своите обекти, е необходимо обектът да се позиционира
а) между фокуса и центъра на кривината.
б) между върха и фокуса.
в) отвъд центъра на кривината.
г) извън фокуса.
д) относно фокуса.
Обратна връзка: буква Б
Резолюция:
Има само един случай, в който вдлъбнатите огледала са в състояние да конюгират виртуални (директни) изображения: когато някакъв обект е разположен близо до повърхността му, на разстояния, по-малки от фокусното разстояние на огледало. Следователно правилната алтернатива е буквата Б.
От мен Рафаел Хелерброк
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/espelhos-esfericos.htm
