Sférické zrcadlo: 15 zajímavých faktů, které byste měli vědět

Co je to sférické zrcadlo? | Definujte sférické zrcadlo

Definice sférického zrcadla:

Některá zrcadla jsou navržena tak, aby jejich odrazná plocha byla zakřivená. Sférická zrcadla jsou variantou zakřiveného zrcadla, která má odrazné plochy ve tvaru části koule.

Zakřivené sférické zrcadlo

Jedná se o sférické zrcadlo se zakřiveným odrazným povrchem.

Různé typy sférických zrcadel Dva typy sférického zrcadla:

Zakřivená zrcadla mají obvykle svůj povrch tvarovaný ve dvou provedeních:

• Konvexní povrch, který má vnější vydutí.
• Konkávní povrch, který má vnitřní recesi.

Příklad sférického zrcadla

Existují dva typy sférických zrcadel, konkávní a konvexní. Kromě sférických povrchů se zakřivené zrcadlo nachází také v některých jiných tvarech, jako jsou parabolická zrcadla a jiné zakřivené povrchy.

Rozdíl mezi rovinným zrcadlem a sférickým zrcadlem | Rozlišujte mezi konkávními a konvexními sférickými zrcadly

Co je konkávní zrcadlo?

Definice konkávního sférického zrcadla:

Konkávní zrcadlo je také nejlépe známé jako konvergující zrcadlo, protože je schopné konvergovat světelné paprsky do bodu. Konkávní sférické zrcadlo je navrženo tak, že odrazná plocha je stlačena dovnitř, tj. Dopadající světlo musí cestovat o něco více, aby dosáhlo středu zrcadla a méně, aby dosáhlo okraje zrcadla, a světelné paprsky se sbíhají dovnitř k ohnisku bod konkávního zrcadla. Tato zrcadla se používají zejména k zaostřování světelných paprsků.

Zobrazovací vzor konkávních zrcadel se liší od obrazce konvexních zrcadel. V konkávních zrcadlech se obrazová forma liší podle vzdálenosti mezi sférickým konkávním zrcadlem a polohou objektu. Dopadající světlo dopadající na různé body zrcadla se zrcadlem odráží v různých úhlech, protože normála v každém bodě zrcadla se liší. Konkávní zrcadlo je schopné produkovat skutečné i virtuální obrazy, pro tento typ zrcadla jsou zaostření (F) a střed zakřivení (C) leží vně zrcadla a jsou označovány jako „Skutečné body“.

Sférické zrcadlové schéma - konkávní sférické zrcadlo obraz

Jaká je použití konkávního zrcadla?

Použití sférického zrcadla (konkávní):

• Reflexní dalekohledy jsou konstruovány pomocí jednoho nebo více konkávních zrcadel.
• Tato zrcadla pomáhají vytvářet zvětšené obrazy objektů, a proto se používají jako make-up nebo holicí zrcadla.
• V určitých osvětlovacích aplikacích je žárovka umístěna v ohniskovém bodě konkávního zrcadla a světlo směrované od ohniskového bodu se poté po nárazu do zrcadla odrazí směrem ven. Tato aplikace je vidět u pochodní, světlometů a reflektorů.
• Občas se konkávní zrcadla používají také ke koncentraci sluneční energie konverzí dopadajícího slunečního světla z velké oblasti do malého bodu.
• Lasery také používají konkávní zrcadla pro vytváření optických dutin. to je nezbytné pro lasování.
• Vzhledem ke schopnosti konkávních zrcadel vytvářet zvětšené obrázky je zubními lékaři používána jako zubní zrcátka.
• Moderní transportéry letadel také obsahují konkávní sférická zrcátka v uspořádání podpory přistání zrcátek.

Odraz na sférických zrcadlech

Tvorba obrazu konkávním zrcadlem

Konkávní zrcadla schopná vytvářet reálný i virtuální obraz v závislosti na vzdálenosti objektu od polohy zrcadla.

1. Když je objekt umístěn mezi zrcadlem a ohniskem (F), vytvořený obraz je virtuální, vztyčený a zvětšený a obraz se vytvoří za zrcadlem.
2. Když je objekt umístěn v ohnisku, paprsky odraženého světla sledují paralelní šíření a říká se, že se setkávají v nekonečnu. Proto se říká, že obraz se tvoří v nekonečnu s velkým zvětšením. Obraz může být skutečný nebo virtuální v závislosti na tom, zda se objekt přibližuje k ohnisku ze zrcadla nebo ze středu zakřivení.
3.  Když je objekt umístěn mezi středem zakřivení (C) a ohniskovým bodem (F), vytvořený obrázek je skutečné, obrácené a zvětšené v příroděa tento obraz se obvykle vytváří za středem zakřivení. 
4. Pokud je objekt umístěn ve středu zakřivení zrcadla, pak je vytvořený obraz skutečné, obrácené, a má stejná velikost jako objekt a bude vytvořen na střed zakřivení sám. 
5. Pokud je objekt umístěn daleko od středu zakřivení zrcadla, pak je vytvořený obraz skutečné, převrácené a zmenšené, a obraz bude vytvořen mezi středem zakřivení a zaostřením. 
6. Pokud je objekt umístěn v nekonečnu,  pak vytvořený obraz je skutečný, převrácený a bodově velký a bude vytvořen na ohnisko. 

Konkávní sférický zrcadlový paprskový diagram | Odraz světla sférickými zrcátky - konkávní typ

Co je to konvexní zrcadlo?

Konvexní sférické zrcadlo Definice:

Konvexní zrcadlo je také známé jako rozbíhající se zrcadlo, protože je schopné rozbíhat se nebo šířit světelné paprsky z bodu. Konvexní sférické zrcadlo je navrženo tak, že odrazná plocha vyboulí směrem ven, tj. Dopadající světlo musí cestovat o něco více, aby dosáhlo okraje zrcadla a méně, aby dosáhlo středu zrcadla. Zdá se, že světelné paprsky se od ohniska konvexního zrcadla rozcházely ven. Tato zrcadla se používají zejména k rozbíhání světelných paprsků.

Konvexní zrcadla mohou vytvářet pouze virtuální obrazy. Zaostření a střed zakřivení konvexního zrcadla zůstaly uvnitř zrcadla a obecně se nazývají „imaginární body“. Produkovaný obraz je patrný uvnitř zrcadla a nelze jej promítat na plátno a velikost formovaného obrazu je vždy menší než velikost objektu, ale velikost formovaného obrazu se zvětší, pokud se vzdálenost objektu zmenší od umístění zrcadla. Dopadající světlo dopadající na různé body zrcadla se zrcadlem odráží v různých úhlech, protože normála v každém bodě zrcadla se liší.

Jaká jsou použití konvexních zrcadel?

Použití sférického zrcadla (konvexní):

• Zpětná zrcátka používaná ve vozidlech jsou obvykle konvexní zrcátka, protože tato zrcátka poskytují širší zorné pole a vzpřímený obraz. Tyto obrázky však mohou být klamné a objekty se mohou zdát vzdálenější, než ve skutečnosti jsou.
• Díky širšímu zornému poli je tato zrcátka vhodná jako bezpečnostní zrcátka používaná v budovách na chodbách, v nemocnicích, kancelářích, hotelech, školách, nákupních střediscích, bytových komplexech atd. Tato zrcátka ukazují, zda na cestě vpřed existuje překážka.
• Konvexní zrcátka jsou také namontována na sloupu na silnicích, příjezdových cestách, uličkách a mostech, když existuje překážka, ostrá zatáčka, úzké silnice atd. Tato zrcátka pomáhají předcházet nehodám, ke kterým dojde, když řidič nevidí zatáčky nebo přijíždějící auto z opačné strany správně.
• Bankomaty nebo bankomaty mají také konvexní zrcátka umístěná v levém nebo pravém horním rohu, aby uživatelé mohli vědět, co se za nimi děje. Tato zrcadla tvoří menší obrazy, a proto poskytují mnohem větší oblast pozorování.

Jak obraz tvoří sférické zrcadlo?

Tvorba obrazu konvexním zrcadlem

Konvexní zrcadlo může produkovat pouze virtuální obrazy, tj. Světelné paprsky přicházející z objektu ve skutečnosti neprocházejí vytvořeným obrazem. Pokud však rozšíříme světelné paprsky, zdá se, že procházejí obrazem a tento typ zrcadla vytváří menší nebo zmenšené a vztyčené obrazy.

Když se zmenší vzdálenost mezi objektem a zrcadlem, zvětší se velikost zrcadla. V místě, kde se objekt dotýká zrcadla, je velikost obrazu téměř stejná jako velikost objektu. Když se zdá, že rozšířené světelné paprsky procházejí zaostřením, vytvořený obraz má velikost bodu a říká se, že objekt je umístěn v nekonečnu.

Části sférického zrcadla | Vlastnosti sférického zrcadla | vlastnosti sférického zrcadla | Termíny sférického zrcadla:

Definujte clonu sférického zrcadla:

Je definována jako část zrcadla, která je k dispozici pro interakci se světelnými paprsky, z této představy o velikosti otvoru zrcadla lze předvídat.

Definujte pól sférického zrcadla:

To je charakterizováno středem celkové zrcadlové plochy zrcadla.

Definujte hlavní ohnisko sférického zrcadla | Ohnisko sférického zrcadla | Definujte zaměření sférického zrcadla

To je na ose sférického zrcadla, kde se po odrazu paprsků světla rovnoběžných s osou sblíží nebo začne sbíhat.

Definujte ohniskovou vzdálenost sférického zrcadla:

Je definována jako vzdálenost od pólu zrcadla k bodu na hlavní ose, kde se paprsky světla přicházející z nekonečna setkávají nebo se zdá, že se setkávají po odrazu kvůli sférickému zrcadlu. 

Definujte střed zakřivení sférického zrcadla:  

To označuje střed koule toho, že sférické zrcadlo je jeho součástí, obvykle se označuje písmenem „C“.

Definujte hlavní osu sférického zrcadla:

To odkazuje na tuto specifickou přímku, která prochází středem zakřivení C, pólem P a ohniskem F sférického zrcadla.

Definujte poloměr zakřivení sférického zrcadla:

To je definováno jako vzdálenost mezi pólem zrcadla a středem zakřivení. Obvykle je to dvojnásobek ohniskové vzdálenosti zrcadla (2F).

Definujte okrajové paprsky:

Okrajové paprsky jsou definovány jako paprsky, které dopadají na sférické zrcadlo po vytvoření maximálního úhlu od hlavní osy. Pro výpočty geometrické optiky jsou okrajové paprsky často zanedbávány.

Definujte paraxiální paprsky:

Paraxiální paprsky jsou definovány jako světelné paprsky, které dopadají na sférické zrcadlo po vytvoření úhlu menšího nebo rovného 14 ° s hlavní osou. Pro výpočty geometrické optiky se berou v úvahu pouze paraxiální paprsky.

Jak vypočítat ohniskovou vzdálenost sférického zrcadla?

Rovnice sférického zrcadla | Konkávní rovnice sférického zrcadla

Obvykle to považujeme za sférické zrcadlo

 f - ohnisková vzdálenost.

 do - vzdálenost objektu od sférického zrcadlového umístění.

di - vzdálenost obrazu od sférického zrcadlového umístění.

Vzorec sférického zrcadla

Nyní podle Gaussovy optiky je rovnice sférického zrcadla, korelační vzdálenosti objektu, vzdálenosti obrazu a ohniskové vzdálenosti dána vztahem:

Zde jsou paprsky považovány za paraxiální a clona je považována za malou. Světlo dopadá na zrcadlo z levé strany a pravá strana zrcadla je postříbřena.

Znaménko konvence sférických zrcadel

Odvození vzorce Sférické zrcadlo

• Pól sférického zrcadla označuje výchozí bod každé měřené vzdálenosti.
• Ohnisková vzdálenost f a poloměr zakřivení 2f sférického zrcadla se považuje za záporné pro konvexní zrcadla a kladné pro konkávní zrcadla. Podobně, do a di je bráno jako -ve, když je objekt umístěn v čele zrcadla a vytvořený obraz je skutečný a di je kladné, když je obrázek virtuální. Jinými slovy, můžeme říci, že pravá strana zrcadla je brána jako kladná a levá strana zrcadla je brána jako -ve. Protože je objekt vždy umístěn na levém směru, na vzdálenost do je vždy -ve.
• Vzpřímené obrázky jsou považovány za kladné a obrácené jsou považovány za kladné. Jinými slovy, vzdálenost vypočtená níže (směr dolů) hlavní osy je brána jako + ve a vzdálenost vypočítaná výše (směr nahoru) hlavní osy je brána jako + ve.

Pro konvexní zrcadla:

Ohnisková vzdálenost, ohnisko, střed zakřivení, poloměr zakřivení a vzdálenost obrazu jsou vždy kladné, protože všechny tyto body leží na pravé straně polohy zrcadla. Velikost obrazu je také kladná, protože konvexní zrcadlo vytváří virtuální obraz, který je v přírodě vzpřímený, tj. Obraz leží nad hlavní osou a vzdálenost objektu je vždy -ve, protože objekt je vždy umístěn na levé straně polohy zrcadla .

Pro konkávní zrcadla:

Ohnisková vzdálenost, ohnisko, střed zakřivení a poloměr zakřivení jsou vždy záporné, protože všechny tyto body leží na levé straně zrcadla. Vzdálenost a velikost obrazu mohou být záporné nebo kladné v závislosti na tom, kde je objekt umístěn. di je kladné, když objekt leží mezi ohniskem a pólem, a vytvořený obraz je virtuální a vztyčený. Ve všech ostatních případech je velikost obrázku záporná.

Co je podélné zvětšení sférického zrcadla?

lineární Zvětšení sférických zrcadel:

To je vyjádřeno poměrem výšky obrazu k výšce objektu a pro tento případ tedy pokud h_i je výška vytvořeného obrazu a h_o je výška skutečného objektu, pak je zvětšení dáno rovnicí:

Vzorec zvětšení pro sférické zrcadlo

Zvětšení sférických zrcadel (m) = h_i/h₀

Zvětšení + ve (m) označuje vzpřímený obraz a zvětšení -ve (m) označuje obrácený obraz a je-li zvětšení (m) menší než jedno, pak má vytvořený obraz v přírodě zmenšené a pokud je zvětšení (m) je více než jedna, pak se vytvořený obraz v přírodě zvětší.

Jaké jsou aberace sférických zrcadel?

Sférická zrcadla trpí pěti hlavními typy aberací:

Zrcadlo sférické aberace:

Sférická aberace se týká obrazových chyb způsobených, když jsou okrajové paprsky nebo paprsky mimo osu vychýleny více či méně ve srovnání s paprsky paraxiálními nebo paprsky na ose. Z tohoto důvodu se kontaktní body okrajových paprsků a paraxiálních paprsků neshodují.

Chromatická aberace:

Chromatická aberace se vztahuje k zobrazovacím chybám způsobeným odrazem světelných paprsků s různými vlnovými délkami v různých úhlech, což vede k odlišnému ohnisku pro každou vlnovou délku.

Komatická aberace:

Komatická aberace nebo kóma označuje obrazové chyby způsobené, když se zdroje mimo osu, jako jsou hvězdy, jeví jako zkreslené. Body mimo osu se často prodlužují a zdá se, že tvoří ocas (koma) podobný tvaru komety.

Astigmatismus:

Astigmatismus se vztahuje k zobrazovacím chybám způsobeným, když světelné paprsky šířící se ve dvou různých ortogonálních rovinách mají různé ohniskové body.

Zkreslení:

Zkreslení se týká zobrazovacích chyb způsobených odchylkou od obecného přímého šíření světla. V tomto případě se mohou přímé čáry zdát mírně vypouklé nebo zmenšené uprostřed.

Co jsou to parabolická zrcadla?

Parabolická zrcadla, jak název napovídá, mají kruhovou parabolickou odraznou plochu používanou pro sběr a směrování světelných paprsků. Parabolické zrcadlo shromažďuje všechny dopadající světelné paprsky (včetně okrajových paprsků) a po odrazu je směruje do svého ohniska. Naopak, světelné paprsky přicházející z ohniska se odrážejí a vytvářejí paralelní kolimovaný paprsek podél hlavní osy. Použití parabolických zrcadel je vidět v odrazných dalekohledech, baterkách, solárních pecích, bodových reflektorech, světlometech automobilů a světlometech.

Rozdíl mezi parabolickým a sférickým zrcadlem | Parabolické vs sférické zrcadlo

Parabolická zrcadla neobsahují sférické a chromatické aberace, protože bez ohledu na to, kam dopadají světelné paprsky, budou odražené paprsky procházet vždy stejným ohniskem. To se nepodobá sférickým zrcadlům, kde sférická aberace způsobuje odlišné zaostření okrajových a paraxiálních paprsků.

Výhody parabolických zrcadel oproti sférickým zrcátkům:

• U sférických zrcadel je třeba zmenšit velikost clony, aby se omezily okrajové paprsky.
• V parabolickém zrcadle okrajové paprsky nezpůsobují žádné problémy, proto lze zvětšit velikost clony.
• Větší clona znamená více světla a lepší formování obrazu.

Sledování paprsků sférických zrcadel

• Krok 1: Musíme nakreslit paprsek z horního vrcholu daného objektu a natáhnout ho k pólu zrcadla, který tvoří úhel s hlavní osou.
• Krok 2: Musíme nakreslit odražený paprsek na opačné straně optické osy pod úhlem rovným úhlu dopadu od pólu zrcadla.
• Krok 3: Můžeme nakreslit druhý paprsek z vrcholu objektu na zrcadlový povrch, který by se měl šířit rovnoběžně s hlavní osou a odraženým paprskem a měl by být nakreslen procházející ohniskem.
• Krok 4: Musíme označit průsečík obou odražených paprsků.
• Krok 5: Musíme nakreslit přímku z průsečíku k hlavní ose, aby představoval vytvořený obraz. 

Často kladené otázky Nejčastější dotazy týkající se sférického zrcadla

Otázka: Kdo objevil sférická zrcadla?

Vynález zrcadla je připisován populárnímu chemikovi Justus von Liebig, ačkoli to bylo zahájeno matematikem Ibn al-Haytham, provedlo mnoho experimentů s použitím válcových a sférických geometrií. Sférické zrcadlo je navrženo vyříznutím kousku koule(potažený amalgámem stříbra a rtuti) z vnitřního nebo vnějšího povrchu.

Q. Co jsou toroidní zrcadla?

Toroidní zrcadlo, jak název napovídá, má na svém povrchu část torusu se dvěma poloměry zakřivení. Taková toroidní zrcadla se vyrábějí snadněji než parabolická nebo elipsoidní zrcadla, ale mají problém související se sférickou aberací a komatem. Tato zrcadla jsou však schopna omezit chyby vznikající v důsledku astigmatismu. Tato zrcadla jsou také poměrně levnější ve srovnání s elipsoidními nebo paraboloidními zrcadly se stejnou kvalitou povrchu. Tato zrcadla nacházejí uplatnění v dalekohledech Yolo a optických monochromátorech. U těchto přístrojů jsou upřednostňována toroidní zrcadla, protože zdroj světla zde není umístěn na hlavní ose zrcadla.

Q. Jaké jsou aplikace sférických zrcadel v každodenním životě? | Jaká jsou použití sférických zrcadel?

V částech Aplikace konvexních zrcadel a Aplikace konkávních zrcadel jsou uvedeny různé aplikace sférického zrcadla.

Otázka: Pokud je podélné zvětšení sférického zrcadla m, jaké je jeho boční zvětšení?

Ans. Podélné zvětšení je vyjádřeno jako poměr výšky obrazu k výšce objektu. Boční zvětšení je dáno poměrem vzdálenosti obrazu k vzdálenosti objektu, vzhledem k tomu, že médium je stejné na obou stranách zrcadla

Otázka: Jaký je vztah mezi rychlostí objektu a rychlostí obrazu pro sférické zrcadlo?

Ans. Rychlost obrazu tvořeného kulovým zrcadlem je dána součinem zápor čtverce zvětšení s rychlostí objektu.

Otázka: Jaký je vztah mezi poloměrem zakřivení a otvorem sférického zrcadla?

Ans. Průměr clony. <= 2 * Poloměr zakřivení zrcadla.

Otázka: Jaký je rozdíl mezi sférickým zrcadlem a čočkou?

Otázka: Konkávní zrcadlo vytváří obraz o výšce 20 cm. Výška objektu je 2 cm Pokud je podélné zvětšení sférického zrcadla m, jaké je jeho boční zvětšení ?

Ans. Hzde, výška obrazu h_i = 20 cm, výška objektu h_o = 2 XNUMX cm

Víme,

M = h_i/h_o = 20 cm / 2 cm = 10 (Odpovědět)

Otázka: Konkávní zrcadlo vytváří skutečný obraz s hi = 4 cm, objektu s ho = 1 cm. Objekt se nachází 20 cm od tyče. poté vypočítat vzdálenost obrazu.

Ans. Zde, výška obrazu h_i = -4 cm, výška objektu h_o = 1 cm, vzdálenost = -20 cm

Teď, m = h_i/h_o = -d_i/d_o

• -4 cm / 1 cm = -d_i/d_o
• -4 = -d_i/ -20cm
• d_i = -80 cm (Odpovědět)

Otázka: Šipka má výšku 2.5 cm a je udržována ve vzdálenosti 25 cm od konvexního zrcadla f = 20 cm a vypočítá polohu a velikost vytvořeného obrazu.

Řešení:

h_o = 2.5 cm, f = 20 cm, do = -25 cm

Teď víme,

1 / d_o + 1 / d_i = 1 / f

• 1/20 cm = -1 / 25 cm + 1 / v
• 9 / 100cm = 1 / v
• V = 11.11 cm

Teď

m = h_i/h_o = -d_i/d_o

• ahoj / 2.5 = -11.11 / -25
• ahoj = 1.11 cm (Odpověď)

Vědět více o odrazu světelné energie klikněte zde, náš nejnovější článek je uveden níže.

Také čtení:

• Pravidlo podílu
• Mezosféra 2
• Mají eukaryota introny?
• Hcn hybridizace
• Rozpouštědlo vs
• Slitina
• Nepřímo úměrné
• Podrobný přehled o aerodynamickém tunelu
• Je sacharid monomer nebo polymer
• Jaké jsou polymery sacharidů

Sanchari Chakraborty

Ahoj, jsem Sanchari Chakraborty. Vystudoval jsem elektroniku.
Vždy rád zkoumám nové vynálezy v oblasti elektroniky.
Jsem horlivý student, v současné době investuji do oblasti aplikované optiky a fotoniky. Jsem také aktivním členem SPIE (Mezinárodní společnost pro optiku a fotoniku) a OSI (Optical Society of India). Moje články jsou zaměřeny na přiblížení kvalitních vědeckých výzkumných témat jednoduchým, ale informativním způsobem. Věda se vyvíjí od nepaměti. Takže se snažím nahlédnout do evoluce a představit ji čtenářům.
Pojďme se připojit