дзеркаласферичний є оптичними системами, утвореними на основі колпакиполірованийі відбивачі, здатний відображати світло під різними кутами, створюючи зображення, які можуть бути обидва реальний як віртуальний. Існує два типи сферичних дзеркал: дзеркалаувігнутий і дзеркалаопуклий. Перш ніж заглиблюватися в деталі кожного з цих дзеркал, давайте визначимо і визначимо, що таке елементівгеометричніВіддзеркаласферичний.
Подивітьсятакож:Відкрийте для себе найнеймовірніші оптичні явища
Геометричні елементи сферичних дзеркал
Геометричні елементи сферичних дзеркал дуже корисні для вашого аналітичного дослідження через геометрична оптика. Незалежно від форми сферичного дзеркала (увігнутий або опукла), ці елементи однакові для обох.
Вершина (V)
О вершина позначає центральну область сферичних дзеркал. Саме в цій точці ми малюємо головну вісь (або вісь симетрії) дзеркала. Будь-який світловий промінь що фокусується на вершині сферичного дзеркала відбивається з однаковим кутом падіння, як і плоске дзеркало.
Центр кривизни (C)
О центр кривизни сферичних дзеркал є Оцінкасередній сферичної шапки, яка породжує дзеркало, отже, вона дорівнює Рей цієї сфери. Будь-який промінь світла, що падає на центр кривизни сферичного дзеркала, повинен бути відбивався на собі, так що падаючі та відбиті світлові промені проходять однаковий шлях.
радіус кривизни (R)
О радіус кривизни вимірює відстань між вершина від дзеркала і твій центркривизна, він позначається літерою R і зазвичай вимірюється в метрах.
Дивіться також: Яка швидкість світла?
Фокус (F)
О фокус це точка, де паралельні світлові промені сходитися після відображення а дзеркалоувігнутий. У випадку з дзеркалами опуклий, відбиті світлові промені розходяться її поверхні і, отже, є продовження світлових променів які перетинаються в точці, розташованій «за» поверхнею цих дзеркал. З цієї причини ми говоримо, що фокус опуклих дзеркал знаходиться віртуальний, тоді як фокус увігнутих дзеркал реальний.
Тип фокуса дзеркала безпосередньо впливає на розрахунки. дзеркала с справжня зосередженість (увігнуті) мають їхній фокус, написаний за допомогою сигналпозитивний, опуклі дзеркала отримують сигналнегативний для вашої уваги:
увігнуте дзеркало |
Справжній фокус, плюс знак, перед дзеркалом |
опукле дзеркало |
Віртуальний фокус, знак мінус, за дзеркалом |
На малюнку нижче зображено відбиття світла а дзеркалоопуклий. Усвідомте, що відбиті світлові промені є розбіжний, в цьому випадку відбувається те, що перетин продовжень світлових променів, тому з'являється зображення, спряжене цими дзеркалами позаду відбивної поверхні:
Фокусна відстань (f)
THE фокусна відстань вимірює положення фокуса по відношенню до вершини сферичних дзеркал, крім того, паралельні світлові промені які фокусуються на увігнутих дзеркалах відбивається на фокусній точці. У разі опуклих дзеркал вони являють собою продовження світлових променів, що перетинаються в їх фокусі, розташованих позаду дзеркала, званих віртуальний фокус.
Кут відкриття
Кут відкривання вимірює ступінькривизна дзеркала. Цей кут вимірюється від осі симетрії сферичних дзеркал. Чим більший кут відкривання, тим більше дзеркало нагадує плоске дзеркало.
увігнуті дзеркала
ти дзеркалаувігнутий є порожнини відбивачі постійних променів. використовуються для виробництва віртуальні та збільшені зображення об’єктів, розташованих в областях, близьких до її поверхні, як у випадку дзеркал, що використовуються в оптиці або для нанесення макіяжу тощо. Цей тип дзеркал також здатний до спряження реальні, а отже, перевернуті зображення, під час позиціонування об’єкта за межі його фокусної відстані.
Щоб краще зрозуміти, як увігнуті дзеркала сполучають зображення, нам потрібно буде описати кожен із можливих випадків. Зверніть увагу, що описані нижче ситуації розташовані в порядку відстані від вершини дзеркала, перевірте:
Випадок 1 – Об’єкт, розташований між вершиною та фокусом увігнутого дзеркала
При розміщенні об’єкта між вершиною і фокусом увігнутого дзеркала, останнє створить a Зображеннявіртуальний об'єкта",позаду” дзеркальної поверхні. Відбиті промені світла розходяться, тому їх продовження перетинаються, утворюючи збільшене зображення предмета.
Випадок 2 – Об’єкт, розташований над фокусом увігнутого дзеркала
Коли будь-який об’єкт розташований точно над фокусною точкою увігнутого дзеркала, він не збігається Зображенняжодного, оскільки ні відбиті промені, ні їх продовження не перетинаються. У цьому випадку ми говоримо, що зображення є неналежним або що утворюється в нескінченний.
Випадок 3 - Об'єкт, розташований між фокусом і центром кривизни
При розміщенні будь-якого об’єкта між фокусом і центром кривизни опуклого дзеркала зображення завжди буде справжній (тому перевернутий) і більший ніж об'єкт.
Випадок 4 – Об’єкт, розташований у центрі кривизни
Коли будь-який об’єкт розміщений на відстані від центру кривизни по відношенню до вершини увігнутого дзеркала, він поєднує в собі Зображеннясправжній Це з те самерозмір вашого об'єкта.
Випадок 5 – Об’єкт, розташований поза центром кривизни
Об’єкти, розташовані поза центром кривизни, виробляють зображеннясправжній і неповнолітніх ніж ваші об'єкти.
коротко
Увігнуті дзеркала створюють реальні зображення, коли ми розміщуємо предмети близько до їх поверхні, на фокусній відстані утворення не утворюється зображення, поза фокусом, зображення реальні, і їх розмір зменшується відповідно до відстані між об’єктом і вершиною дзеркало.
Подивітьсятакож:Відкрийте для себе основні оптичні прилади
опуклі дзеркала
ти дзеркалаопуклий схожі на поверхнюзовнішній світловідбиваючого ковпака. Ці дзеркала тільки поєднуються віртуальні образи, які є ті, які є утворилися за дзеркалами і його можна побачити завдяки оптичній ілюзії. Цей тип зображення завжди буде поєднуватися в тій же орієнтації (лицьовою стороною вгору або вниз), що й ваші об’єкти.
На додаток до цих особливостей, незалежно від положення об’єкта зображення, зображення, спряжені опуклими дзеркалами, завжди будуть меншими за їхні об'єкти. Опуклі дзеркала широко використовуються в комерційних установах, а також у громадському транспорті завдяки великому полю зору, яке може забезпечити цей тип дзеркал.
коротко
Опуклі дзеркала створюють лише віртуальні (прямі) та зменшені зображення, незалежно від відстані між об’єктом і вершиною дзеркала
Формули на сферичних дзеркалах
Формули, які використовуються для аналітичного дослідження сферичних дзеркал, застосовуються як до увігнутих, так і до опуклих дзеркал. Основна відмінність цього типу дзеркала полягає в алгебраїчний знак якому призначено фокус (f).
дзеркалаопуклий, які мають віртуальний фокус, функція фокуснегативний, в той час як дзеркалаувігнутий, чиї фокуси реальні, вони присутні фокуспозитивний. Крім того, важливо визначити референцію для використання алгебраїчних знаків, для цього використовується референція Гаусса. Згідно з Гаусів референтний:
Будь-який предмет або зображення, які знаходяться перед відбиваючою поверхнею дзеркала, повинні отримувати позитивний сигнал.
Будь-який предмет або зображення, що лежить за поверхнею, що відбиває дзеркало, має отримувати негативний сигнал.
Будь-який об’єкт або зображення, які мають вертикальну орієнтацію вгору, повинні отримати позитивний знак.
Будь-який об’єкт або зображення, які мають вертикальну орієнтацію вниз, повинні отримати негативний знак.
На малюнку нижче показано невелику схему для полегшення розуміння сигналів, що використовуються відповідно до гауссової системи:
позначаємо буквою для положення предметів по відношенню до вершини дзеркал. Позицію спряжених дзеркалами зображень, у свою чергу, позначають буквою для'. Маючи ці твердження, перейдемо до формул.
Фокусна відстань і радіус кривизни
Для всіх сферичних дзеркал існує формула, яка пов’язує фокусну відстань з радіусом кривизни, перевірте її:
f - фокусна відстань
Р - радіус кривизни
Рівняння спряжених точок або рівняння Гауса
Рівняння спряжених точок пов'язує фокусну відстань (f), положення об'єкта (p) і положення зображення (p'), обидва виміряні по відношенню до дзеркальної вершини, див.:
f - фокусна відстань
для - положення об'єкта
для' - положення зображення
Поперечне лінійне рівняння збільшення
Поперечне лінійне збільшення – це безрозмірна величина (без одиниці вимірювання), яка вимірює співвідношення між розміром об’єкта та розміром його зображення, об’єднаного сферичними дзеркалами. Існує три різні способи обчислення поперечного лінійного збільшення, перевірте це:
THE - поперечне лінійне збільшення
я - розмір зображення
О - розмір об'єкта
f - фокусна відстань
Щоб краще зрозуміти значення поперечного лінійного збільшення, перегляньте деякі можливі результати та їх інтерпретації:
A = 1: у цьому випадку зображення такого ж розміру, що й об’єкт, і його орієнтація позитивна (віртуальне зображення);
A = -1: у цьому випадку зображення такого ж розміру, що й об’єкт, але воно перевернуте (реальне зображення);
A = + 0,5: віртуальне зображення (праворуч) менше половини розміру об’єкта;
A = - 2,5: реальне (перевернуте) зображення в 2,5 рази перевищує розмір об’єкта.
Подивітьсятакож:Якого кольору вода?
Розв’язували вправи на сферичні дзеркала
1) На відстані 50 см перед увігнутим дзеркалом, фокусна відстань якого дорівнює 25 см. Визначте, в якому положенні утворено зображення цього предмета.
а) - 50 см
б) +50 см
в) + 25 см
г) - 40 см
д) + 75 см
Відгук: Літера В
Роздільна здатність:
Для вирішення цієї вправи вам знадобиться рівняння Гаусса, дотримуйтесь розрахунків:
У попередньому розрахунку ми намагалися обчислити p', положення зображення. Для цього ми підставляємо дані про фокус і положення об’єкта в рівняння Гаусса, в результаті чого положення перед дзеркалом становить 50 см. Таким чином, правильною альтернативою є буква В.
2) Об’єкт заввишки 10 см розміщено на відстані 30 см від опуклого дзеркала, фокусна відстань якого дорівнює -10 см. Визначте розмір зображення, спряженого цим дзеркалом.
а) - 5 см
б) - 10 см
в) - 25 см
г) - 50 см
д) - 100 см
Відгук: Буква а
Роздільна здатність:
Щоб розв’язати цю вправу, ми скористаємося рівнянням поперечного лінійного збільшення, перевіримо обчислення, яке потрібно зробити:
Щоб розв’язати цю вправу, ми використали дві з трьох формул, які використовуються для обчислення поперечного лінійного збільшення, в результаті чого вийшло зображення -5 см. Це свідчить про те, що зображення зменшене відносно об’єкта і перевернуте, отже, реальне.
3) В оптиці прийнято використовувати увігнуті дзеркала, щоб можна було розглядати деталі кадрів, завдяки формуванню зображень, більших за їх об'єкти. Для того, щоб увігнуте дзеркало утворювало прямі та більші зображення, ніж його об’єкти, необхідно розташувати об’єкт
а) між фокусом і центром кривизни.
б) між верхівкою і вогнищем.
в) за центром кривизни.
г) поза фокусом.
д) про фокус.
Відгук: Літера В
Роздільна здатність:
Є лише один випадок, коли увігнуті дзеркала здатні сполучати віртуальні (прямі) зображення: коли деякий об'єкт розташований близько до його поверхні, на відстанях, менших за фокусну відстань дзеркало. Тому правильною альтернативою є буква В.
Від мене Рафаель Хелерброк
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/espelhos-esfericos.htm
