ogledalasferična so optični sistemi, oblikovani na podlagi pokrovi pestpoliraniin reflektorji, sposoben odražati svetlobo pod različnimi koti, s čimer nastanejo slike, ki so lahko oboje resnično kot virtualno. Obstajata dve vrsti sferičnih ogledal: ogledalakonkavno in ogledalakonveksna. Preden se poglobimo v podrobnosti vsakega od teh ogledal, ugotovimo in opredelimo, kaj je elementovgeometrijskiOdogledalasferična.
Poglejtudi:Odkrijte najbolj neverjetne optične pojave
Geometrijski elementi sferičnih ogledal
Geometrijski elementi sferičnih ogledal so zelo uporabni za vašo analitično študijo geometrijska optika. Ne glede na oblike sferičnega ogledala (konkavno oz konveksno), ti elementi so enaki za oba.
Vertex (V)
O vertex označuje osrednje območje sferičnih zrcal. Na tej točki narišemo glavno os (ali os simetrije) zrcala. Kaj svetlobni žarek ki se osredotoča na vrh sferičnega zrcala je odseva z enakim vpadnim kotom, tako kot bi ravno ogledalo.
Središče ukrivljenosti (C)
O središče ukrivljenosti
sferičnih ogledal je Rezultatsrednje sferičnega pokrovčka, ki povzroči zrcalo, je torej enak žarek te sfere. Vsak svetlobni žarek, ki pade na središče ukrivljenosti sferičnega zrcala, mora biti odsevala na sebi, tako da vpadni in odbiti svetlobni žarki potujejo po isti poti.polmer ukrivljenosti (R)
O polmer ukrivljenosti meri razdaljo med vertex iz ogledala in tvoje središčeukrivljenost, označena je s črko R in se običajno meri v metrih.
Glej tudi: Kakšna je hitrost svetlobe?
Ne nehaj zdaj... Po reklami je še več ;)
Fokus (F)
O fokus je točka, kjer so vzporedni svetlobni žarki zbližati potem ko jo je odseval a ogledalokonkavno. V primeru ogledal konveksna, odbitih svetlobnih žarkov razhajajo njegove površine in so zato podaljški svetlobnih žarkov ki se sekajo v točki, ki se nahaja "za" površino teh ogledal. Iz tega razloga pravimo, da je fokus konveksnih ogledal virtualno, medtem ko je fokus konkavnih ogledal realen.
Vrsta fokusa ogledala neposredno vpliva na izračune. ogledala z pravi fokus (konkavni) imajo svojo osrednjo točko napisano z signalpozitivno, konveksna ogledala prejmejo signalnegativno za vaš fokus:
konkavno ogledalo |
Pravi fokus, plus znak, pred ogledalom |
konveksno ogledalo |
Virtualni fokus, znak minus, za ogledalom |
Spodnja slika predstavlja odboj svetlobe z a ogledalokonveksna. Zavedajte se, da so odbiti svetlobni žarki divergentno, v tem primeru se zgodi prečkanje podaljškov svetlobnih žarkov, zato se pojavi slika, konjugirana s temi ogledali zadaj odsevne površine:
Goriščna razdalja (f)
THE goriščna razdalja meri položaj fokusa glede na vrh sferičnih zrcal, poleg tega vzporedni svetlobni žarki ki se osredotočajo na konkavna ogledala se odraža na osrednji točki. Pri konveksnih ogledalih so to podaljški svetlobnih žarkov, ki se križajo v svojem žarišču, ki se nahajajo za ogledalom, imenovani virtualni fokus.
Kot odpiranja
Kot odpiranja meri stopnjaukrivljenost ogledala. Ta kot se meri od simetrične osi sferičnih zrcal. Večji kot je kot odpiranja, bolj je ogledalo podobno ravnemu ogledalu.
konkavna ogledala
ti ogledalakonkavno so votline reflektorji konstantnih žarkov. se uporabljajo za proizvodnjo virtualne in povečane slike predmetov, ki so nameščeni v območjih blizu njegove površine, kot v primeru ogledal, ki se uporabljajo v optiki ali za nanašanje ličil itd. Ta vrsta ogledala je sposobna tudi konjugirati resnične in zato obrnjene slike, ko pozicionirate predmet presega njegovo goriščno razdaljo.
Da bi bolje razumeli, kako konkavna zrcala konjugirajo slike, bomo morali opisati vsak od možnih primerov. Upoštevajte, da so spodaj opisane situacije v vrstnem redu oddaljenosti od vrha zrcala, preverite:
Primer 1 - Predmet, nameščen med vrhom in fokusom konkavnega zrcala
Ko postavite predmet med vrh in žarišče konkavnega zrcala, bo slednje ustvarilo a Slikavirtualno predmeta, "zadaj« zrcalne površine. Odbiti svetlobni žarki so divergentni, zato se njihovi podaljški sekajo in tvorijo povečano sliko predmeta.
Primer 2 – Predmet, nameščen nad fokusom konkavnega zrcala
Ko je kateri koli predmet postavljen točno nad goriščno točko konkavnega zrcala, se ne ujema Slikanobenega, saj se niti odbiti žarki niti njihovi podaljški ne sekajo. V tem primeru pravimo, da je slika neprimerno ali ki nastane v neskončno.
Primer 3 – Predmet, pozicioniran med fokusom in središčem ukrivljenosti
Ko postavite kateri koli predmet med žarišče in središče ukrivljenosti konveksnega zrcala, bo ustvarjena slika vedno resnično (torej obrnjeno) in večji kot predmet.
Primer 4 - Predmet, nameščen na središče ukrivljenosti
Ko je kateri koli predmet nameščen na razdalji od središča ukrivljenosti glede na vrh konkavnega zrcala, združuje Slikaresnično Je od enakovelikost svojega predmeta.
Primer 5 – Predmet, pozicioniran onkraj središča ukrivljenosti
Predmeti, ki so postavljeni onkraj središča ukrivljenosti, proizvajajo slikeresnično in mladoletne osebe kot vaši predmeti.
v kratkem
Konkavna ogledala ustvarjajo resnične slike, ko predmete postavimo blizu njihove površine, na goriščni razdalji ni tvorbe slike, zunaj fokusa, so slike resnične in njihova velikost se zmanjšuje glede na razdaljo med predmetom in vrhom ogledalo.
Poglejtudi:Odkrijte glavne optične instrumente
konveksna ogledala
ti ogledalakonveksna so kot površinozunanji odsevne kapice. Ta ogledala samo kombinirajo virtualne slike, ki so tisti, ki so nastala za ogledali in ga je mogoče videti zaradi optične iluzije. Ta vrsta slike bo vedno parjena v isti orientaciji (obrnjena navzgor ali navzdol) kot vaši predmeti.
Poleg teh lastnosti, ne glede na položaj slikovnega predmeta, slike, ki jih konjugirajo konveksna zrcala, bodo vedno manjše od njihovih predmetov. Konveksna ogledala se zaradi velikega vidnega polja, ki ga ta vrsta ogledala lahko zagotovi, pogosto uporabljajo v komercialnih obratih in tudi v javnem prevozu.
v kratkem
Konveksna zrcala ustvarjajo samo virtualne (neposredne) in zmanjšane slike, ne glede na razdaljo med predmetom in vrhom zrcala
Formule na sferičnih zrcalih
Formule, ki se uporabljajo za analitično študijo sferičnih zrcal, veljajo tako za konkavna kot za konveksna zrcala. Glavna razlika med to vrsto ogledala je algebraično znamenje ki je dodeljen fokusu (f).
ogledalakonveksna, ki vsebuje navidezni fokus, funkcijo fokusnegativno, medtem ko je ogledalakonkavno, katerih fokusi so resnični, so prisotni fokuspozitivno. Poleg tega je pomembno določiti referenco za uporabo algebrskih znakov, za to se uporablja Gaussova referenca. Po navedbah Gaussova referenca:
Vsak predmet ali slika, ki je pred zrcalno površino, mora prejeti pozitiven signal.
Vsak predmet ali slika, ki leži za zrcalno površino zrcala, mora prejeti negativni signal.
Vsak predmet ali slika, ki ima navpično usmerjenost navzgor, mora dobiti pozitiven predznak.
Vsak predmet ali slika, ki ima navpično usmerjenost navzdol, mora dobiti negativni predznak.
Spodnja slika prikazuje majhno shemo za lažje razumevanje uporabljenih signalov v skladu z Gaussovim okvirom:
označujemo s črko za položaj predmetov glede na vrh zrcala. Položaj slik, konjugiranih z ogledali, je po drugi strani označen s črko za'. Ker imamo te izjave, pojdimo na formule.
Goriščna razdalja in polmer ukrivljenosti
Za vsa sferična ogledala velja formula, ki povezuje goriščno razdaljo s polmerom ukrivljenosti, preverite:
f - goriščna razdalja
R - polmer ukrivljenosti
Enačba konjugiranih točk ali Gaussova enačba
Enačba konjugiranih točk povezuje goriščno razdaljo (f), položaj predmeta (p) in položaj slike (p'), oba merjena glede na zrcalno točko, glej:
f - goriščna razdalja
za - položaj predmeta
za' - položaj slike
Enačba prečnega linearnega povečanja
Prečna linearna povečava je brezdimenzionalna količina (brez merske enote), ki meri razmerje med velikostjo predmeta in velikostjo njegove slike v kombinaciji s sferičnimi zrcalci. Obstajajo trije različni načini za izračun prečnega linearnega povečanja, preverite:
THE - prečno linearno povečanje
jaz - velikost slike
O - velikost predmeta
f - goriščna razdalja
Za boljše razumevanje pomena transverzalnega linearnega povečanja si oglejte nekaj možnih rezultatov in njihove interpretacije:
A = 1: v tem primeru je slika enake velikosti kot predmet in njena orientacija je pozitivna (virtualna slika);
A = -1: v tem primeru je slika enake velikosti kot predmet, vendar je obrnjena (prava slika);
A = + 0,5: navidezna slika (desno) polovica velikosti predmeta;
A = - 2,5: realna (obrnjena) slika 2,5-krat večja od velikosti predmeta.
Poglejtudi:Kakšne barve je voda?
Rešene vaje na sferičnih ogledalih
1) Predmet postavimo 50 cm pred konkavno ogledalo, katerega goriščna razdalja je 25 cm. Ugotovite, v katerem položaju se oblikuje slika tega predmeta.
a) - 50 cm
b) +50 cm
c) + 25 cm
d) - 40 cm
e) + 75 cm
povratne informacije: črka B
Resolucija:
Za rešitev te vaje boste potrebovali Gaussovo enačbo, upoštevajte izračune:
V prejšnjem izračunu smo poskušali izračunati p', položaj slike. Da bi to naredili, zamenjamo podatke o fokusu in položaju predmeta v Gaussovo enačbo, tako da je položaj 50 cm pred ogledalom. Tako je pravilna alternativa črka B.
2) 10 cm visok predmet je postavljen 30 cm od konveksnega zrcala, katerega goriščna razdalja je -10 cm. Določite velikost slike, ki jo konjugira to zrcalo.
a) - 5 cm
b) - 10 cm
c) - 25 cm
d) - 50 cm
e) - 100 cm
povratne informacije: črka a
Resolucija:
Za rešitev te vaje bomo uporabili enačbo prečnega linearnega povečanja, preverili, kako je treba izvesti izračun:
Za rešitev te vaje smo uporabili dve od treh formul, uporabljenih za izračun prečnega linearnega povečanja, kar je povzročilo sliko -5 cm. To pomeni, da je slika zmanjšana glede na predmet in obrnjena, torej resnična.
3) V optiki se običajno uporabljajo konkavna ogledala, tako da je mogoče pregledovati podrobnosti okvirjev, zahvaljujoč oblikovanju slik, večjih od njihovih predmetov. Da konkavno zrcalo tvori neposredne in večje slike od svojih predmetov, je potrebno predmet postaviti
a) med žariščem in središčem ukrivljenosti.
b) med vrhom in žariščem.
c) onkraj središča ukrivljenosti.
d) izven fokusa.
e) o fokusu.
povratne informacije: črka B
Resolucija:
Obstaja samo en primer, ko lahko konkavna ogledala konjugirajo virtualne (neposredne) slike: kdaj nek predmet je nameščen blizu njegove površine, na razdaljah, manjših od goriščne razdalje ogledalo. Zato je pravilna alternativa črka B.
Jaz Rafael Helerbrock
