specchisferico sono sistemi ottici formati sulla base di coprimozzilucidatoe riflettori, in grado di riflettere il leggero da diverse angolazioni, producendo così immagini che possono essere sia reale come virtuale. Esistono due tipi di specchi sferici: specchiconcavo e il specchiconvesso. Prima di addentrarci nei dettagli di ciascuno di questi specchi, identifichiamo e definiamo cosa elementigeometricoA partire dalspecchisferico.
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Elementi geometrici di specchi sferici
Gli elementi geometrici degli specchi sferici sono molto utili per il tuo studio analitico, attraverso il ottica geometrica. Indipendentemente dalle forme dello specchio sferico (concavo o convesso), questi elementi sono gli stessi per entrambi.
Vertice (V)
oh vertice segna la regione centrale degli specchi sferici. È a questo punto che disegniamo l'asse principale (o asse di simmetria) dello specchio. Qualunque raggio di luce che si concentra sul vertice di uno specchio sferico è riflessa con lo stesso angolo di incidenza, proprio come farebbe uno specchio piatto.
Centro di curvatura (C)
oh centro di curvatura degli specchi sferici è il Puntomedio della calotta sferica che dà origine allo specchio, quindi, è pari al Ray di quella sfera. Qualsiasi raggio di luce che cade sul centro di curvatura di uno specchio sferico deve essere riflessa su se stessa, in modo che i raggi di luce incidente e riflesso percorrano lo stesso percorso.
raggio di curvatura (R)
oh raggio di curvatura misura la distanza tra vertice dallo specchio e il tuo centro dicurvatura, è indicato dalla lettera R ed è comunemente misurato in metri.
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Messa a fuoco (F)
oh messa a fuoco è il punto in cui i raggi di luce paralleli convergere dopo essere stato riflesso da a specchioconcavo. Nel caso degli specchi convesso, i raggi luminosi riflessi divergere della sua superficie e, quindi, sono le estensioni dei raggi luminosi che si intersecano, in un punto situato "dietro" la superficie di questi specchi. Per questo motivo, diciamo che il fuoco degli specchi convessi è virtuale, mentre il fuoco degli specchi concavi è reale.
Il tipo di messa a fuoco dello specchio influenza direttamente i calcoli. specchi con vero focus (concavo) hanno il loro punto focale scritto con il segnalepositivo, gli specchi convessi ricevono il segnalenegativo per la tua attenzione:
specchio concavo |
Messa a fuoco reale, segno più, davanti allo specchio |
specchio convesso |
Messa a fuoco virtuale, segno meno, dietro lo specchio |
La figura mostrata sotto rappresenta il riflesso della luce da a specchioconvesso. Renditi conto che i raggi di luce riflessa sono divergente, in questo caso, quello che succede è il attraversamento dei prolungamenti dei raggi luminosi, ecco perché appare l'immagine coniugata da questi specchi dietro a della superficie riflettente:
Lunghezza focale (f)
IL distanza focale misura la posizione del fuoco rispetto al vertice degli specchi sferici, inoltre, raggi di luce paralleli che si concentrano sugli specchi concavi sono riflessa sul punto focale. Nel caso degli specchi convessi, sono le estensioni dei raggi luminosi che si incrociano nel loro fuoco, situato dietro lo specchio, chiamato focus virtuale.
Angolo di apertura
L'angolo di apertura misura il grado dicurvatura dello specchio. Questo angolo è misurato dall'asse di simmetria degli specchi sferici. Maggiore è l'angolo di apertura, più lo specchio assomiglia a uno specchio piatto.
specchi concavi
Voi specchiconcavo sono cavità riflettori a raggio costante. sono usati per produrre immagini virtuali e ingrandite di oggetti posizionati in regioni vicine alla sua superficie, come nel caso degli specchi utilizzati in ottica o per applicare il trucco, ecc. Questo tipo di specchio è anche in grado di coniugare immagini reali e quindi invertite, quando si posiziona un oggetto oltre la sua lunghezza focale.
Per comprendere meglio come gli specchi concavi coniugano le immagini, dovremo descrivere ciascuno dei casi possibili. Notare che le situazioni descritte di seguito sono in ordine di distanza dal vertice dello specchio, verificare:
Caso 1 - Oggetto posizionato tra il vertice e il fuoco dello specchio concavo
Quando si posiziona un oggetto tra il vertice e il fuoco di uno specchio concavo, quest'ultimo produrrà a Immaginevirtuale dell'oggetto,"dietro a” della superficie dello specchio. I raggi luminosi riflessi sono divergenti, quindi le loro estensioni si intersecano, formando un'immagine ingrandita dell'oggetto.
Caso 2 - Oggetto posizionato sopra il fuoco dello specchio concavo
Quando un oggetto è posizionato esattamente sopra il punto focale dello specchio concavo, non corrisponde Immaginenessuno, poiché né i raggi riflessi né le loro estensioni si intersecano. In questo caso, diciamo che l'immagine è improprio o che si forma nel infinito.
Caso 3 - Oggetto posizionato tra fuoco e centro di curvatura
Quando si posiziona un oggetto tra il fuoco e il centro di curvatura di uno specchio convesso, l'immagine prodotta sarà sempre vero (quindi invertito) e più grande rispetto all'oggetto.
Caso 4 - Oggetto posizionato al centro di curvatura
Quando un qualsiasi oggetto è posto ad una distanza dal centro di curvatura rispetto al vertice dello specchio concavo, combina un Immaginevero Viene da stessodimensione del tuo oggetto.
Caso 5 - Oggetto posizionato oltre il centro di curvatura
Gli oggetti posizionati oltre il centro di curvatura producono immaginivero e minorenni rispetto ai tuoi oggetti.
in breve
Gli specchi concavi producono immagini reali quando posizioniamo oggetti vicino alla loro superficie, a distanza focale non c'è formazione immagine, oltre il fuoco, le immagini sono reali e la loro dimensione diminuisce in base alla distanza tra l'oggetto e il vertice del specchio.
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specchi convessi
Voi specchiconvesso sono come i superficieesterno di un cappuccio riflettente. Questi specchi si combinano solo immagini virtuali, quali sono quelli che sono formato dietro gli specchi e può essere visto grazie a un'illusione ottica. Questo tipo di immagine sarà sempre accoppiata con lo stesso orientamento (a faccia in su o in giù) dei tuoi oggetti.
Oltre a queste caratteristiche, indipendentemente dalla posizione dell'oggetto immagine, le immagini coniugate dagli specchi convessi saranno sempre più piccole dei loro oggetti. Gli specchi convessi sono ampiamente utilizzati negli esercizi commerciali e anche nei trasporti pubblici grazie all'ampio campo visivo che questo tipo di specchio è in grado di fornire.
in breve
Gli specchi convessi producono solo immagini virtuali (dirette) e ridotte, indipendentemente dalla distanza tra l'oggetto e il vertice dello specchio
Formule su specchi sferici
Le formule utilizzate per lo studio analitico degli specchi sferici si applicano sia agli specchi concavi che a quelli convessi. La principale differenza tra questo tipo di specchio è la segno algebrico che è assegnato al fuoco (f).
specchiconvesso, che presentano focus virtuale, feature messa a fuoconegativo, mentre il specchiconcavo, i cui focus sono reali, presentano messa a fuocopositivo. Inoltre, è importante definire un referenziale per l'uso dei segni algebrici, per questo viene utilizzato il referenziale di Gauss. Secondo Referenziale gaussiano:
Qualsiasi oggetto o immagine che si trova davanti alla superficie riflettente dello specchio deve ricevere un segnale positivo.
Qualsiasi oggetto o immagine che si trova dietro la superficie riflettente dello specchio deve ricevere un segnale negativo.
Qualsiasi oggetto o immagine che ha un orientamento verticale verso l'alto deve ricevere un segno positivo.
Qualsiasi oggetto o immagine che ha un orientamento verticale verso il basso deve ricevere un segno negativo.
La figura seguente mostra un piccolo schema per facilitare la comprensione dei segnali utilizzati secondo il framework gaussiano:
indichiamo con la lettera per la posizione degli oggetti rispetto al vertice degli specchi. La posizione delle immagini coniugate dagli specchi, a sua volta, è indicata dalla lettera per'. In possesso di queste affermazioni, passiamo alle formule.
Lunghezza focale e raggio di curvatura
C'è una formula valida per tutti gli specchi sferici che mette in relazione la lunghezza focale con il raggio di curvatura, dai un'occhiata:
F - distanza focale
R - raggio di curvatura
Equazione dei punti coniugati o equazione gaussiana
L'equazione dei punti coniugati mette in relazione la lunghezza focale (f), la posizione dell'oggetto (p) e la posizione dell'immagine (p'), entrambe misurate rispetto al vertice dello specchio, vedi:
F - distanza focale
per - posizione dell'oggetto
per' - posizione dell'immagine
Equazione di aumento lineare trasversale
L'ingrandimento lineare trasversale è la quantità adimensionale (senza unità di misura) che misura il rapporto tra la dimensione dell'oggetto e quella della sua immagine combinata da specchi sferici. Esistono tre modi diversi per calcolare l'aumento lineare trasversale, dai un'occhiata:
IL - incremento lineare trasversale
io - dimensione dell'immagine
oh - dimensione dell'oggetto
F - distanza focale
Per comprendere meglio il significato di aumento lineare trasversale, controlla alcuni possibili risultati e le loro interpretazioni:
A = 1: in questo caso l'immagine ha le stesse dimensioni dell'oggetto e il suo orientamento è positivo (immagine virtuale);
A = -1: in questo caso l'immagine ha le stesse dimensioni dell'oggetto, ma è invertita (immagine reale);
A = + 0,5: immagine virtuale (a destra) metà delle dimensioni dell'oggetto;
A = - 2,5: immagine reale (invertita) 2,5 volte la dimensione dell'oggetto.
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Esercizi risolti sugli specchi sferici
1) Un oggetto è posto a 50 cm di fronte a uno specchio concavo la cui lunghezza focale è di 25 cm. Determina in quale posizione si forma l'immagine di questo oggetto.
a) - 50 cm
b) +50 cm
c) + 25 cm
d) - 40 cm
e) + 75 cm
Feedback: Lettera b
Risoluzione:
Per risolvere questo esercizio, avrai bisogno dell'equazione di Gauss, osserva i calcoli:
Nel calcolo precedente, abbiamo provato a calcolare p', la posizione dell'immagine. Per fare ciò, sostituiamo i dati di messa a fuoco e posizione dell'oggetto nell'equazione di Gauss, ottenendo una posizione di 50 cm davanti allo specchio. Pertanto, l'alternativa corretta è la lettera B.
2) Un oggetto alto 10 cm è posto a 30 cm da uno specchio convesso la cui lunghezza focale è di -10 cm. Determina la dimensione dell'immagine coniugata da questo specchio.
a) - 5 cm
b) - 10 cm
c) - 25 cm
d) - 50 cm
e) - 100 cm
Feedback: Lettera a
Risoluzione:
Per risolvere questo esercizio utilizzeremo l'equazione di incremento lineare trasversale, verifica il calcolo da fare:
Per risolvere questo esercizio, abbiamo utilizzato due delle tre formule utilizzate per calcolare l'aumento lineare trasversale, ottenendo un'immagine di -5 cm. Ciò indica che l'immagine è ridotta rispetto all'oggetto e invertita, quindi reale.
3) È comune utilizzare specchi concavi in ottica, in modo che sia possibile esaminare i dettagli dei fotogrammi, grazie alla formazione di immagini più grandi dei loro oggetti. Affinché uno specchio concavo formi immagini dirette e più grandi dei suoi oggetti, è necessario posizionare l'oggetto
a) tra il fuoco e il centro di curvatura.
b) tra apice e fuoco.
c) oltre il centro di curvatura.
d) oltre la messa a fuoco.
e) sulla messa a fuoco.
Feedback: Lettera b
Risoluzione:
C'è solo un caso in cui gli specchi concavi sono in grado di coniugare immagini virtuali (dirette): quando qualche oggetto è posizionato vicino alla sua superficie, a distanze inferiori alla lunghezza focale del specchio. Pertanto, l'alternativa corretta è la lettera B.
Di Me. Rafael Helerbrock
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/espelhos-esfericos.htm
