зеркаласферический оптические системы, сформированные на основе колпакиотполированныйи отражатели, способный отразить свет под разными углами, таким образом создавая изображения, которые можно реальный как виртуальный. Есть два типа сферических зеркал: зеркалавогнутый и зеркалавыпуклый. Прежде чем углубляться в детали каждого из этих зеркал, давайте определим и определим, что элементыгеометрическийИззеркаласферический.
Смотретьтакже:Откройте для себя самые невероятные оптические явления
Геометрические элементы сферических зеркал
Геометрические элементы сферических зеркал очень полезны для вашего аналитического исследования через геометрическая оптика. Независимо от формы сферического зеркала (вогнутый или выпуклый), эти элементы одинаковы для обоих.
Вершина (V)
О вершина отмечает центральную область сферических зеркал. Именно в этот момент мы рисуем главную ось (или ось симметрии) зеркала. Любой световой луч фокусируется на вершине сферического зеркала. отражены с тем же углом паденияточно так же, как и плоское зеркало.
Центр кривизны (C)
О центр кривизны сферических зеркал СчетСредняя сферического колпачка, дающего начало зеркалу, поэтому он равен Луч этой сферы. Любой луч света, попадающий в центр кривизны сферического зеркала, должен быть размышлял о себе, так что падающий и отраженный световые лучи проходят один и тот же путь.
радиус кривизны (R)
О радиус кривизны измеряет расстояние между вершина из зеркала и твое центркривизна он обозначается буквой R и обычно измеряется в метрах.
Смотрите также: Какая скорость света?
Фокус (F)
О фокус это точка, где параллельные световые лучи сходиться после отражения зеркаловогнутый. В случае зеркал выпуклый, отраженные световые лучи расходиться поверхности и, следовательно, являются расширения световых лучей которые пересекаются в точке, расположенной «за» поверхностью этих зеркал. По этой причине мы говорим, что фокус выпуклых зеркал виртуальный, а фокус вогнутых зеркал реален.
Тип зеркального фокуса напрямую влияет на расчеты. зеркала с настоящий фокус (вогнутые) их координаты написаны с сигналположительный, выпуклые зеркала получают сигналотрицательный для вашего внимания:
вогнутое зеркало |
Настоящий фокус, плюсик перед зеркалом |
выпуклое зеркало |
Виртуальный фокус, знак минус, за зеркалом |
На рисунке ниже показано отражение света зеркаловыпуклый. Осознайте, что отраженные световые лучи расходящиеся в этом случае происходит то, что пересечение продолжений световых лучей, поэтому изображение, сопряженное этими зеркалами, появляется позади отражающей поверхности:
Фокусное расстояние (f)
В фокусное расстояние измеряет положение фокуса по отношению к вершине сферических зеркал, кроме того, параллельные световые лучи что упор на вогнутые зеркала отражается на фокусе. В случае выпуклых зеркал они представляют собой продолжения световых лучей, которые пересекаются в их фокусе, расположенном за зеркалом, называемом виртуальный фокус.
Угол открытия
Угол открытия измеряет степенькривизна зеркала. Этот угол отсчитывается от оси симметрии сферических зеркал. Чем больше угол раскрытия, тем больше зеркало напоминает плоское зеркало.
вогнутые зеркала
Ты зеркалавогнутый впадины отражатели постоянного луча. используются для производства виртуальные и увеличенные изображения объектов, расположенных в областях, близких к его поверхности, как в случае зеркал, используемых в оптике или для нанесения макияжа и т. д. Зеркала этого типа также способны сопрягать реальные и, следовательно, перевернутые изображения, при позиционировании объекта за пределами фокусного расстояния.
Чтобы лучше понять, как вогнутые зеркала сопрягают изображения, нам нужно будет описать каждый из возможных случаев. Обратите внимание, что ситуации, описанные ниже, находятся в порядке удаления от вершины зеркала, проверьте:
Случай 1. Объект расположен между вершиной и фокусом вогнутого зеркала.
При размещении объекта между вершиной и фокусом вогнутого зеркала последнее создаст Изображениевиртуальный объекта "позади”Зеркальной поверхности. Отраженные световые лучи расходятся, поэтому их продолжения пересекаются, образуя увеличенное изображение объекта.
Случай 2 - Объект расположен над фокусом вогнутого зеркала
Когда какой-либо объект расположен точно над точкой фокусировки вогнутого зеркала, он не совпадает Изображениеникто, поскольку ни отраженные лучи, ни их продолжения не пересекаются. В этом случае мы говорим, что изображение неподходящий или что образуется в бесконечно.
Случай 3 - Объект расположен между фокусом и центром кривизны
При размещении какого-либо объекта между фокусом и центром кривизны выпуклого зеркала, создаваемое изображение всегда будет настоящий (поэтому перевернутый) и больше чем объект.
Случай 4 - Объект расположен в центре кривизны
Когда какой-либо объект помещается на расстоянии от центра кривизны по отношению к вершине вогнутого зеркала, он объединяет Изображениенастоящий Это из тем жеразмер вашего объекта.
Случай 5 - Объект расположен за центром кривизны
Объекты, расположенные за центром кривизны, производят изображенийнастоящий а также несовершеннолетние чем ваши объекты.
Суммируя
Вогнутые зеркала создают реальные изображения, когда мы помещаем объекты близко к их поверхности, на фокусном расстоянии нет образования. изображения, за пределами фокуса, изображения настоящие, и их размер уменьшается в зависимости от расстояния между объектом и вершиной зеркало.
Смотретьтакже:Откройте для себя основные оптические инструменты
выпуклые зеркала
Ты зеркалавыпуклый похожи на поверхностьвнешний светоотражающей шапки. Эти зеркала сочетаются только виртуальные образы, которые те, которые сформированный за зеркалами и его можно увидеть благодаря оптической иллюзии. Этот тип изображения всегда будет совмещен в той же ориентации (лицевой стороной вверх или вниз), что и ваши объекты.
В дополнение к этим функциям, независимо от положения объекта изображения, изображения, сопряженные выпуклыми зеркалами, всегда будут меньше их объектов. Выпуклые зеркала широко используются в коммерческих учреждениях, а также в общественном транспорте благодаря большому полю зрения, которое может обеспечить этот тип зеркала.
Суммируя
Выпуклые зеркала создают только виртуальные (прямые) и уменьшенные изображения, независимо от расстояния между объектом и вершиной зеркала.
Формулы на сферических зеркалах
Формулы, используемые для аналитического исследования сферических зеркал, применимы как к вогнутым, так и к выпуклым зеркалам. Основное отличие зеркал этого типа - алгебраический знак которому назначен фокус (f).
зеркалавыпуклый, которые имеют виртуальный фокус, функцию фокусотрицательный, в то время как зеркалавогнутый чьи фокусы реальны, они представляют фокусположительный. Кроме того, важно определить референцию для использования алгебраических знаков, для этого используется референция Гаусса. В соответствии с Гауссовский референциальный:
Любой объект или изображение, находящиеся перед отражающей поверхностью зеркала, должны получать положительный сигнал.
Любой объект или изображение, находящиеся за отражающей поверхностью зеркала, должны получать отрицательный сигнал.
Любой объект или изображение, имеющее вертикальную ориентацию вверх, должны получить положительный знак.
Любой объект или изображение, имеющее вертикальную ориентацию вниз, должны получить отрицательный знак.
На рисунке ниже показана небольшая схема для облегчения понимания сигналов, используемых в соответствии с гауссовой структурой:
обозначим буквой для положение предметов по отношению к вершине зеркал. Положение сопряженных зеркалами изображений в свою очередь обозначается буквой для'. Зная эти утверждения, перейдем к формулам.
Фокусное расстояние и радиус кривизны
Существует формула, действующая для всех сферических зеркал, которая связывает фокусное расстояние с радиусом кривизны, проверьте ее:
ж - фокусное расстояние
р - радиус кривизны
Уравнение сопряженных точек или уравнение Гаусса
Уравнение сопряженных точек связывает фокусное расстояние (f), положение объекта (p) и положение изображения (p '), оба измеренные по отношению к вершине зеркала, см .:
е - фокусное расстояние
для - положение объекта
для' - положение изображения
Уравнение поперечного линейного возрастания
Поперечное линейное увеличение - это безразмерная величина (без единицы измерения), которая измеряет соотношение между размером объекта и размером его изображения, объединенного сферическими зеркалами. Есть три разных способа рассчитать поперечное линейное увеличение, проверьте это:
В - поперечное линейное увеличение
я - Размер изображения
О - размер объекта
ж - фокусное расстояние
Чтобы лучше понять значение поперечного линейного увеличения, ознакомьтесь с некоторыми возможными результатами и их интерпретациями:
А = 1: в этом случае изображение того же размера, что и объект, и его ориентация положительная (виртуальное изображение);
А = -1: в этом случае изображение того же размера, что и объект, но инвертировано (реальное изображение);
А = + 0,5: виртуальное изображение (справа) в два раза меньше размера объекта;
А = - 2,5: реальное (перевернутое) изображение в 2,5 раза больше размера объекта.
Смотретьтакже:Какого цвета вода?
Решенные упражнения на сферических зеркалах
1) Объект помещается на 50 см перед вогнутым зеркалом с фокусным расстоянием 25 см. Определите, в каком положении формируется изображение этого объекта.
а) - 50 см
б) +50 см
в) + 25 см
г) - 40 см
д) + 75 см
Обратная связь: Письмо B
Разрешение:
Для решения этого упражнения вам понадобится уравнение Гаусса, соблюдайте расчеты:
В предыдущем расчете мы пытались вычислить p ', положение изображения. Для этого мы подставляем данные о фокусе и положении объекта в уравнение Гаусса, в результате чего получаем положение 50 см перед зеркалом. Таким образом, правильная альтернатива - буква Б.
2) Объект высотой 10 см помещается в 30 см от выпуклого зеркала с фокусным расстоянием -10 см. Определите размер изображения, сопряженного с этим зеркалом.
а) - 5 см
б) - 10 см
в) - 25 см
г) - 50 см
д) - 100 см
Обратная связь: Буква А
Разрешение:
Чтобы решить это упражнение, мы воспользуемся уравнением поперечного линейного увеличения, проверим расчет, который нужно выполнить:
Для решения этого упражнения мы использовали две из трех формул, использованных для расчета поперечного линейного увеличения, в результате получилось изображение -5 см. Это указывает на то, что изображение уменьшено относительно объекта и перевернуто, поэтому оно реально.
3) В оптике широко используются вогнутые зеркала, чтобы можно было рассмотреть детали кадров благодаря формированию изображений, превышающих размеры их объектов. Чтобы вогнутое зеркало формировало прямые и более крупные изображения, чем его объекты, необходимо расположить объект
а) между фокусом и центром кривизны.
б) между вершиной и фокусом.
в) за центром кривизны.
г) вне фокуса.
д) о фокусе.
Обратная связь: Письмо B
Разрешение:
Есть только один случай, когда вогнутые зеркала могут сопрягать виртуальные (прямые) изображения: когда какой-то объект расположен близко к его поверхности, на расстояниях меньше фокусного расстояния зеркало. Следовательно, правильная альтернатива - буква Б.
Автор: Рафаэль Хелерброк
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/espelhos-esfericos.htm