veidrodžiaisferinės yra optinės sistemos, suformuotos remiantis stebulės dangteliaipoliruotiir atšvaitai, galintis atspindėti šviesos skirtingais kampais, taip sukuriant vaizdus, kurie gali būti abu realus kaip virtualus. Yra dviejų tipų sferiniai veidrodžiai: veidrodžiaiįgaubtas ir veidrodžiaiišgaubtas. Prieš gilindamiesi į kiekvieno iš šių veidrodžių detales, nustatykime ir apibrėžkime, kas elementaigeometrinisIšveidrodžiaisferinės.
Žiūrėktaip pat:Atraskite neįtikėtiniausius optinius reiškinius
Sferinių veidrodžių geometriniai elementai
Sferinių veidrodžių geometriniai elementai yra labai naudingi jūsų analitiniam tyrimui geometrinė optika. Nepriklausomai nuo sferinio veidrodžio formų (įgaubtas arba išgaubtas), šie elementai abiem yra vienodi.
Viršūnė (V)
O viršūnė žymi centrinę sferinių veidrodžių sritį. Būtent šioje vietoje nubrėžiame pagrindinę veidrodžio ašį (arba simetrijos ašį). Bet koks šviesos spindulys kuri sutelkia dėmesį į sferinio veidrodžio viršūnę atsispindi tuo pačiu kritimo kampu, kaip ir plokščias veidrodis.
Kreivio centras (C)
O kreivumo centras iš sferinių veidrodžių yra Rezultatasvidutinis sferinio dangtelio, iš kurio susidaro veidrodis, todėl jis yra lygus Rėjus tos sferos. Bet koks šviesos spindulys, patenkantis į sferinio veidrodžio kreivio centrą, turi būti atspindėjo save, kad krintantys ir atsispindėję šviesos spinduliai eitų tuo pačiu keliu.
kreivio spindulys (R)
O kreivumo spindulys matuoja atstumą tarp viršūnė iš veidrodžio ir tavo centraskreivumas, jis žymimas raide R ir paprastai matuojamas metrais.
Taip pat žiūrėkite: Koks yra šviesos greitis?
Fokusas (F)
O sutelkti dėmesį yra lygiagrečių šviesos spindulių taškas suartėti po to, kai jį atspindi a veidrodisįgaubtas. Veidrodžių atveju išgaubtas, atsispindintys šviesos spinduliai skirtis jos paviršiaus, todėl yra šviesos spindulių pratęsimai kurie susikerta taške, esančiame „už“ šių veidrodžių paviršiaus. Dėl šios priežasties mes sakome, kad išgaubtų veidrodžių židinys yra virtualus, o įgaubtų veidrodžių židinys yra tikras.
Veidrodžio židinio tipas turi tiesioginės įtakos skaičiavimams. veidrodžiai su tikras dėmesys (įgaubtas) jų židinio taškas parašyta su signalasteigiamas, išgaubti veidrodžiai gauna signalasneigiamas jūsų dėmesys:
įgaubtas veidrodis |
Tikras dėmesys, pliuso ženklas prieš veidrodį |
išgaubtas veidrodis |
Virtualus fokusavimas, minuso ženklas, už veidrodžio |
Žemiau pateiktame paveikslėlyje pavaizduotas šviesos atspindys a veidrodisišgaubtas. Supraskite, kad atspindėtos šviesos spinduliai yra skiriasi, šiuo atveju tai, kas atsitinka, yra šviesos spindulių tęsinių kirtimas, todėl ir atsiranda šių veidrodžių konjuguotas vaizdas už nugaros atspindinčio paviršiaus:
Židinio nuotolis (f)
THE židinio nuotolis matuoja židinio padėtį sferinių veidrodžių viršūnių atžvilgiu, be to, lygiagrečiai šviesos spinduliai kad dėmesys įgaubtiems veidrodžiams yra atsispindi židinio taške. Išgaubtų veidrodžių atveju tai yra šviesos spindulių tęsiniai, kurie susikerta jų židinyje, esantys už veidrodžio, vadinami virtualus dėmesys.
Atidarymo kampas
Atidarymo kampas matuoja laipsniskreivumas veidrodžio. Šis kampas matuojamas nuo sferinių veidrodžių simetrijos ašies. Kuo didesnis atidarymo kampas, tuo veidrodis labiau primena plokščią veidrodį.
įgaubti veidrodžiai
Tu veidrodžiaiįgaubtas yra ertmės nuolatinių spindulių atšvaitai. yra naudojami gaminti virtualūs ir padidinti vaizdai objektų, esančių šalia jo paviršiaus, pavyzdžiui, veidrodžių, naudojamų optikoje ar makiažui ir pan., atveju. Šio tipo veidrodžiai taip pat gali susijungti tikri ir todėl apversti vaizdai, nustatant objekto padėtį už židinio nuotolio ribų.
Norėdami geriau suprasti, kaip įgaubti veidrodžiai susieja vaizdus, turėsime apibūdinti kiekvieną iš galimų atvejų. Atkreipkite dėmesį, kad toliau aprašytos situacijos yra išdėstytos atstumo nuo veidrodžio viršūnės tvarka, patikrinkite:
1 atvejis – objektas, esantis tarp viršūnės ir įgaubto veidrodžio židinio
Pastačius objektą tarp įgaubto veidrodžio viršūnės ir židinio, pastarasis sukurs a Vaizdasvirtualus objekto“,už nugaros“ veidrodžio paviršiaus. Atsispindėję šviesos spinduliai yra divergentiniai, todėl jų plėtiniai susikerta, sudarydami padidintą objekto vaizdą.
2 atvejis – objektas yra virš įgaubto veidrodžio židinio
Kai koks nors objektas yra tiksliai virš įgaubto veidrodžio židinio taško, jis nesutampa Vaizdasnė vienas, nes nei atsispindėję spinduliai, nei jų plėtiniai nesikerta. Šiuo atveju sakome, kad vaizdas yra netinkamas arba kuri susidaro begalinis.
3 atvejis – objektas yra tarp židinio ir kreivės centro
Pastačius bet kokį objektą tarp židinio ir išgaubto veidrodžio kreivio centro, gaunamas vaizdas visada bus tikras (todėl apversta) ir didesnis nei objektas.
4 atvejis – objektas yra kreivio centre
Kai bet koks objektas yra tam tikru atstumu nuo kreivio centro įgaubto veidrodžio viršūnės atžvilgiu, jis sujungia Vaizdastikras Tai iš tas patsdydis savo objekto.
5 atvejis – objektas yra už kreivumo centro
Gaminami objektai, kurie yra už kreivumo centro vaizdaitikras ir nepilnamečių nei tavo objektai.
trumpai tariant
Įgaubti veidrodžiai sukuria tikrus vaizdus, kai pastatome objektus arti jų paviršiaus, židinio atstumu nėra formacijos vaizdas, už fokusavimo, vaizdai yra tikri ir jų dydis mažėja priklausomai nuo atstumo tarp objekto ir objekto viršūnės. veidrodis.
Žiūrėktaip pat:Atraskite pagrindinius optinius instrumentus
išgaubti veidrodžiai
Tu veidrodžiaiišgaubtas yra kaip paviršiusišorės iš šviesą atspindinčio dangtelio. Šie veidrodžiai tik derinami virtualūs vaizdai, kurie yra tie, kurie yra susiformavo už veidrodžių ir gali būti matomas optinės iliuzijos dėka. Šio tipo vaizdas visada bus suderintas ta pačia orientacija (vaizdu aukštyn arba žemyn), kaip ir jūsų objektai.
Be šių savybių, neatsižvelgiant į vaizdo objekto padėtį, išgaubtų veidrodžių konjuguoti vaizdai visada bus mažesni už jų objektus. Išgaubti veidrodžiai plačiai naudojami komercinėse įstaigose ir viešajame transporte dėl didelio regėjimo lauko, kurį gali užtikrinti tokio tipo veidrodžiai.
trumpai tariant
Išgaubti veidrodžiai sukuria tik virtualius (tiesioginius) ir sumažintus vaizdus, neatsižvelgiant į atstumą tarp objekto ir veidrodžio viršūnės
Sferinių veidrodžių formulės
Sferinių veidrodžių analitiniam tyrimui naudojamos formulės galioja ir įgaubtiems, ir išgaubtiems veidrodžiams. Pagrindinis skirtumas tarp šio tipo veidrodžių yra algebrinis ženklas kuris priskirtas fokusuoti (f).
veidrodžiaiišgaubtas, kurioms būdingas virtualus fokusavimas, funkcija sutelkti dėmesįneigiamas, kol veidrodžiaiįgaubtas, kurių židiniai yra tikri, jie pateikia sutelkti dėmesįteigiamas. Be to, svarbu apibrėžti algebrinių ženklų naudojimo nuorodą, tam naudojamas Gauso nuoroda. Pagal Gauso referentas:
Bet koks objektas ar vaizdas, esantis prieš veidrodį atspindintį paviršių, turi gauti teigiamą signalą.
Bet koks objektas ar vaizdas, esantis už veidrodį atspindinčio paviršiaus, turi gauti neigiamą signalą.
Bet koks objektas ar vaizdas, kurio orientacija yra vertikali į viršų, turi gauti teigiamą ženklą.
Bet koks objektas ar vaizdas, nukreiptas vertikaliai žemyn, turi gauti neigiamą ženklą.
Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta nedidelė schema, padedanti suprasti signalus, naudojamus pagal Gauso sistemą:
žymime raide dėl objektų padėtis veidrodžių viršūnės atžvilgiu. Savo ruožtu veidrodžių konjuguotų vaizdų padėtis žymima raide dėl'. Turėdami šiuos teiginius, pereikime prie formulių.
Židinio nuotolis ir kreivio spindulys
Yra formulė, galiojanti visiems sferiniams veidrodžiams, susiejanti židinio nuotolį su kreivio spinduliu, patikrinkite:
f - židinio nuotolis
R - kreivio spindulys
Konjuguotų taškų lygtis arba Gauso lygtis
Konjuguotų taškų lygtis susieja židinio nuotolį (f), objekto padėtį (p) ir vaizdo padėtį (p'), abu matuojami veidrodžio viršūnės atžvilgiu, žr.
f - židinio nuotolis
dėl - objekto padėtis
dėl' - vaizdo padėtis
Skersinė tiesinio padidėjimo lygtis
Skersinis tiesinis padidinimas yra bematis dydis (be matavimo vieneto), kuris matuoja santykį tarp objekto dydžio ir jo atvaizdo, sujungto sferiniais veidrodžiais, dydžio. Yra trys skirtingi skersinio tiesinio padidėjimo skaičiavimo būdai, patikrinkite:
THE - skersinis tiesinis padidėjimas
aš - paveikslėlio dydis
O - objekto dydis
f - židinio nuotolis
Norėdami geriau suprasti skersinio tiesinio padidėjimo reikšmę, peržiūrėkite kai kuriuos galimus rezultatus ir jų interpretacijas:
A = 1: šiuo atveju vaizdas yra tokio pat dydžio kaip objektas ir jo orientacija yra teigiama (virtualus vaizdas);
A = -1: šiuo atveju vaizdas yra tokio pat dydžio kaip objektas, tačiau jis yra apverstas (tikras vaizdas);
A = + 0,5: virtualus vaizdas (dešinėje) pusė objekto dydžio;
A = – 2,5: realus (apverstas) vaizdas, 2,5 karto didesnis už objekto dydį.
Žiūrėktaip pat:Kokios spalvos vanduo?
Išsprendė pratimus ant sferinių veidrodžių
1) Objektas dedamas 50 cm atstumu prieš įgaubtą veidrodį, kurio židinio nuotolis yra 25 cm. Nustatykite, kurioje padėtyje susidaro šio objekto vaizdas.
a) - 50 cm
b) +50 cm
c) + 25 cm
d) - 40 cm
e) + 75 cm
Atsiliepimas: Raidė B
Rezoliucija:
Norėdami išspręsti šį pratimą, jums reikės Gauso lygties, stebėkite skaičiavimus:
Ankstesniame skaičiavime bandėme apskaičiuoti p', vaizdo padėtį. Norėdami tai padaryti, pakeičiame objekto židinio ir padėties duomenis Gauso lygtyje, todėl prieš veidrodį gauname 50 cm padėtį. Taigi teisinga alternatyva yra raidė B.
2) 10 cm aukščio objektas dedamas 30 cm atstumu nuo išgaubto veidrodžio, kurio židinio nuotolis yra -10 cm. Nustatykite šio veidrodžio konjuguoto vaizdo dydį.
a) - 5 cm
b) - 10 cm
c) - 25 cm
d) - 50 cm
e) - 100 cm
Atsiliepimas: Raidė A
Rezoliucija:
Norėdami išspręsti šį pratimą, naudosime skersinę tiesinio padidėjimo lygtį, patikrinkite, ką reikia atlikti:
Norėdami išspręsti šį pratimą, naudojome dvi iš trijų formulių, naudojamų skersiniam tiesiniam padidėjimui apskaičiuoti, todėl vaizdas yra -5 cm. Tai rodo, kad vaizdas yra sumažintas objekto atžvilgiu ir apverstas, todėl tikras.
3) Optikoje įprasta naudoti įgaubtus veidrodžius, kad būtų galima ištirti rėmelių detales, nes susidaro didesni už jų objektus vaizdai. Kad įgaubtas veidrodis sudarytų tiesioginius ir didesnius vaizdus nei jo objektai, būtina objekto padėtis
a) tarp židinio ir kreivumo centro.
b) tarp viršūnės ir židinio.
c) už kreivumo centro.
d) už fokuso ribų.
e) apie fokusavimą.
Atsiliepimas: Raidė B
Rezoliucija:
Yra tik vienas atvejis, kai įgaubti veidrodžiai gali susieti virtualius (tiesioginius) vaizdus: kada kai kurie objektai yra arti jo paviršiaus, mažesniu atstumu nei židinio nuotolis veidrodis. Todėl teisinga alternatyva yra raidė B.
Aš. Rafaelis Helerbrockas
Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/espelhos-esfericos.htm