ogledalasferni su optički sustavi formirani na temelju poklopci na glaviuglačani reflektori, sposoban odražavati svjetlo pod različitim kutovima, stvarajući tako slike koje mogu biti oboje stvarno kao virtualno. Postoje dvije vrste sfernih zrcala: ogledalakonkavna i ogledalakonveksan. Prije nego što uđemo u detalje svakog od ovih zrcala, identificirajmo i definiramo što je elementigeometrijskiIzogledalasferni.
Izgledtakođer:Otkrijte najnevjerojatnije optičke fenomene
Geometrijski elementi sfernih zrcala
Geometrijski elementi sfernih zrcala vrlo su korisni za vaše analitičko proučavanje, kroz geometrijska optika. Bez obzira na oblike sfernog zrcala (konkavna ili konveksan), ovi elementi su isti za oba.
Vertex (V)
O vrh označava središnju regiju sfernih zrcala. Na tom mjestu crtamo glavnu os (ili os simetrije) zrcala. Bilo koji svjetlosni snop koji se fokusira na vrh sfernog zrcala je reflektira pod istim kutom upada, baš kao što bi ravno ogledalo.
Centar zakrivljenosti (C)
O središte zakrivljenosti
sfernih zrcala je Postićisrednji sferne kapice koja stvara zrcalo, dakle, jednaka je Zraka te sfere. Svaka zraka svjetlosti koja padne na središte zakrivljenosti sfernog zrcala mora biti odrazio na sebe, tako da upadne i reflektirane svjetlosne zrake putuju istim putem.polumjer zakrivljenosti (R)
O polumjer zakrivljenosti mjeri udaljenost između vrh iz ogledala i tvoje središtezakrivljenost, označava se slovom R i obično se mjeri u metrima.
Vidi i: Kolika je brzina svjetlosti?
Nemoj sada stati... Ima još toga nakon reklame ;)
Fokus (F)
O usredotočenost je točka u kojoj su paralelne svjetlosne zrake konvergirati nakon što ga je odrazio a ogledalokonkavna. U slučaju ogledala konveksan, reflektirane svjetlosne zrake razilaziti se njegove površine i, prema tome, su proširenja svjetlosnih zraka koji se sijeku, u točki koja se nalazi "iza" površine ovih zrcala. Iz tog razloga kažemo da je fokus konveksnih zrcala virtualan, dok je fokus konkavnih zrcala stvaran.
Vrsta fokusa zrcala izravno utječe na izračune. ogledala sa pravi fokus (konkavni) imaju svoju žarišnu točku napisanu s signalpozitivan, konveksna zrcala primaju signalnegativan za vaš fokus:
konkavno zrcalo |
Pravi fokus, plus znak, ispred ogledala |
konveksno zrcalo |
Virtualni fokus, znak minusa, iza ogledala |
Slika prikazana ispod predstavlja refleksiju svjetlosti pomoću a ogledalokonveksan. Shvatite da su reflektirane svjetlosne zrake odvojit, u ovom slučaju, ono što se događa je križanje produžetaka svjetlosnih zraka, zato se pojavljuje slika konjugirana ovim zrcalima iza reflektirajuće površine:
žarišna duljina (f)
THE žarišne udaljenosti mjeri položaj fokusa u odnosu na vrh sfernih zrcala, osim toga, paralelne svjetlosne zrake taj fokus na konkavna zrcala su odrazio na žarišnu točku. U slučaju konveksnih zrcala, to su produžeci svjetlosnih zraka koje se križaju u svom fokusu, smještene iza zrcala, tzv. virtualni fokus.
Kut otvaranja
Kut otvaranja mjeri stupanj odzakrivljenost od zrcala. Taj se kut mjeri od osi simetrije sfernih zrcala. Što je veći kut otvaranja, to više zrcalo podsjeća na ravno zrcalo.
konkavna zrcala
Vas ogledalakonkavna su šupljine reflektori konstantnih zraka. koriste se za proizvodnju virtualne i uvećane slike objekata smještenih u područjima blizu njegove površine, kao u slučaju zrcala koja se koriste u optici ili za nanošenje šminke, itd. Ova vrsta zrcala također se može konjugirati stvarne i stoga obrnute slike, prilikom pozicioniranja objekta izvan svoje žarišne daljine.
Da bismo bolje razumjeli kako konkavna zrcala konjugiraju slike, morat ćemo opisati svaki od mogućih slučajeva. Imajte na umu da su dolje opisane situacije prema udaljenosti od vrha zrcala, provjerite:
Slučaj 1 - Objekt pozicioniran između vrha i fokusa konkavnog zrcala
Prilikom postavljanja objekta između vrha i fokusa konkavnog zrcala, potonje će proizvesti a Slikavirtualan objekta, "iza” površine zrcala. Reflektirane svjetlosne zrake su divergentne, stoga se njihovi produžeci sijeku, tvoreći povećanu sliku objekta.
Slučaj 2 - Objekt pozicioniran iznad fokusa konkavnog zrcala
Kada je bilo koji objekt postavljen točno iznad žarišne točke konkavnog zrcala, on se ne podudara Slikanijedan, budući da se ni reflektirane zrake ni njihovi produžeci ne sijeku. U ovom slučaju kažemo da slika jest neispravan ili koji se formira u beskonačan.
Slučaj 3 - Objekt pozicioniran između fokusa i središta zakrivljenosti
Prilikom postavljanja bilo kojeg predmeta između fokusa i središta zakrivljenosti konveksnog zrcala, slika će uvijek biti stvaran (dakle obrnuti) i veći nego objekt.
Slučaj 4 - Objekt pozicioniran u središtu zakrivljenosti
Kada se bilo koji predmet postavi na udaljenosti od središta zakrivljenosti u odnosu na vrh konkavnog zrcala, on kombinira Slikastvaran To je od istiveličina vašeg objekta.
Slučaj 5 - Objekt pozicioniran izvan središta zakrivljenosti
Objekti koji su smješteni izvan središta zakrivljenosti proizvode slikestvaran i maloljetnici nego vaši predmeti.
Ukratko
Konkavna zrcala stvaraju stvarne slike kada objekte postavljamo blizu njihove površine, na žarišnoj udaljenosti nema formacije slike, izvan fokusa, slike su stvarne i njihova se veličina smanjuje s obzirom na udaljenost između objekta i vrha ogledalo.
Izgledtakođer:Otkrijte glavne optičke instrumente
konveksna zrcala
Vas ogledalakonveksan su poput površinskivanjski reflektirajuće kape. Ova ogledala samo se kombiniraju virtualne slike, koji su oni koji su nastala iza zrcala a može se vidjeti zahvaljujući optičkoj iluziji. Ova vrsta slike uvijek će biti uparena u istoj orijentaciji (licem prema gore ili dolje) kao i vaši objekti.
Osim ovih značajki, bez obzira na položaj slikovnog objekta, slike konjugirane konveksnim zrcalima uvijek će biti manje od svojih objekata. Konveksna ogledala imaju široku primjenu u poslovnim objektima, ali iu javnom prijevozu zahvaljujući velikom vidnom polju koje ova vrsta ogledala može pružiti.
Ukratko
Konveksna zrcala proizvode samo virtualne (izravne) i smanjene slike, bez obzira na udaljenost između objekta i vrha zrcala
Formule na sfernim zrcalima
Formule koje se koriste za analitičko proučavanje sfernih zrcala vrijede i za konkavna i za konveksna zrcala. Glavna razlika između ove vrste ogledala je algebarski znak koji je dodijeljen fokusu (f).
ogledalakonveksan, koji sadrže virtualni fokus, značajka usredotočenostnegativan, dok ogledalakonkavno, čiji su fokusi stvarni, oni prisutni usredotočenostpozitivan. Nadalje, važno je definirati referencijal za korištenje algebarskih znakova, za to se koristi Gaussov referencijal. Prema Gaussova referenca:
Svaki predmet ili slika koji se nalazi ispred reflektirajuće površine zrcala mora primiti pozitivan signal.
Svaki predmet ili slika koja leži iza reflektirajuće površine zrcala mora primiti negativan signal.
Svaki predmet ili slika koja ima okomitu orijentaciju prema gore mora dobiti pozitivan predznak.
Svaki predmet ili slika koja ima okomitu orijentaciju prema dolje mora dobiti negativan predznak.
Slika ispod prikazuje malu shemu koja olakšava razumijevanje signala koji se koriste u skladu s Gaussovim okvirom:
označavamo slovom za položaj predmeta u odnosu na vrh zrcala. Položaj slika konjugiranih ogledalima, zauzvrat, označen je slovom za'. Posjedujući ove izjave, prijeđimo na formule.
Žarišna duljina i polumjer zakrivljenosti
Postoji formula koja vrijedi za sva sferna zrcala koja povezuje žarišnu duljinu s polumjerom zakrivljenosti, provjerite:
f - žarišna udaljenost
R - radijus zakrivljenosti
Jednadžba konjugiranih točaka ili Gaussova jednadžba
Jednadžba konjugiranih točaka povezuje žarišnu duljinu (f), položaj objekta (p) i položaj slike (p'), oba mjerena u odnosu na vrh zrcala, vidi:
f - žarišne udaljenosti
za - položaj objekta
za' - položaj slike
Jednadžba poprečnog linearnog povećanja
Poprečno linearno povećanje je bezdimenzionalna veličina (bez mjerne jedinice) koja mjeri odnos između veličine predmeta i njegove slike u kombinaciji s sfernim zrcalima. Postoje tri različita načina za izračunavanje poprečnog linearnog povećanja, provjerite:
THE - poprečno linearno povećanje
ja - veličina slike
O - veličina objekta
f - žarišna udaljenost
Da biste bolje razumjeli značenje transverzalnog linearnog povećanja, pogledajte neke moguće rezultate i njihova tumačenja:
A = 1: u ovom slučaju slika je iste veličine kao i predmet i njezina orijentacija je pozitivna (virtualna slika);
A = -1: u ovom slučaju, slika je iste veličine kao i predmet, ali je obrnuta (prava slika);
A = + 0,5: virtualna slika (desno) pola veličine objekta;
A = - 2,5: stvarna (obrnuta) slika 2,5 puta veća od veličine objekta.
Izgledtakođer:Koje je boje voda?
Riješene vježbe na sfernim zrcalima
1) Predmet se postavlja 50 cm ispred konkavnog zrcala čija je žarišna duljina 25 cm. Odredite u kojem položaju se formira slika ovog predmeta.
a) - 50 cm
b) +50 cm
c) + 25 cm
d) - 40 cm
e) + 75 cm
Povratne informacije: Slovo B
Rezolucija:
Da biste riješili ovu vježbu, trebat će vam Gaussova jednadžba, promatrajte izračune:
U prethodnom izračunu pokušali smo izračunati p', položaj slike. Da bismo to učinili, zamjenjujemo podatke fokusa i položaja objekta u Gaussovu jednadžbu, što rezultira položajem od 50 cm ispred zrcala. Dakle, ispravna alternativa je slovo B.
2) Predmet visok 10 cm postavljen je 30 cm od konveksnog zrcala čija je žarišna duljina -10 cm. Odredite veličinu slike koju konjugira ovo zrcalo.
a) - 5 cm
b) - 10 cm
c) - 25 cm
d) - 50 cm
e) - 100 cm
Povratne informacije: Slovo A
Rezolucija:
Da bismo riješili ovu vježbu, koristit ćemo se poprečnom linearnom jednadžbom povećanja, provjeriti izračun koji treba napraviti:
Za rješavanje ove vježbe koristili smo dvije od tri formule koje su korištene za izračunavanje poprečnog linearnog povećanja, što je rezultiralo slikom od -5 cm. To ukazuje da je slika reducirana u odnosu na objekt i obrnuta, dakle stvarna.
3) Uobičajena je uporaba konkavnih zrcala u optici, tako da je moguće pregledati detalje okvira, zahvaljujući formiranju slika većih od njihovih objekata. Da bi konkavno zrcalo formiralo izravne i veće slike od svojih objekata, potrebno je objekt pozicionirati
a) između žarišta i središta zakrivljenosti.
b) između vrha i žarišta.
c) izvan središta zakrivljenosti.
d) izvan fokusa.
e) o fokusu.
Povratne informacije: Slovo B
Rezolucija:
Postoji samo jedan slučaj u kojem su konkavna zrcala sposobna konjugirati virtualne (izravne) slike: kada neki objekt se nalazi blizu njegove površine, na udaljenosti manjoj od žarišne duljine ogledalo. Stoga je ispravna alternativa slovo B.
Od mene Rafael Helerbrock
