Определение на вдлъбнато огледало
Един вид огледало, използвано в ежедневието, е вдлъбнато огледало. Вдлъбнатото огледало е огледало с извита форма, при което огледалната повърхност отразява светлинните криви назад.
Употреба на вдлъбнатото огледало
Ако искате да наблюдавате кожата на лицето си по-ясно и детайлно, приближете лицето си до повърхността на вдлъбнато огледало, което
отразява светлината, така че изображението на лицето ви да изглежда по-голямо и порите на кожата на лицето да се виждат ясно. Образът на лицето ви изглежда по-голям от лицето ви, защото огледалото увеличава изображението, което се случва, когато разстоянието на лицето ви от вдлъбнатото огледало е по-малко от фокусното разстояние на огледалото. Тъй като могат да увеличават изображенията, вдлъбнатите огледала обикновено се използват от жените, за да се обличат, и от мъжете при бръснене.
Огледалата се използват също във фенерчета и автомобилни фарове. Употребата на огледало на фенерче, автомобилни фарове или други прожектори е за успоредно на светлината, така че всички светлини да могат да се движат право напред. Ако отворите стъкления преден капак на фенерчето и освободите вдлъбнатото огледало, полученото фенерче ще бъде широко във всички посоки и няма да може да осветява предмети или пътни повърхности от разстояние.
Освен че се използват във фенерчета или други прожектори, огледалата се използват и в слънчеви електроцентрали. В слънчевата електроцентрала вдлъбнато огледало събира слънчева светлина и цялата светлина се насочва към фокусната точка на огледалото, където във фокусната точка вдлъбнатото огледало е поставено в съд. Слънчевата светлина се използва за изпаряване на вода в съд, където парата се използва за задвижване на турбини, генериращи електрическа енергия.
Фокусната точка на вдлъбнатото огледало
Ако повърхността на вдлъбнато огледало, което отразява светлината, е изложена на много отдалечен обект, като например слънцето, тогава лъчът светлина, излъчван от слънцето, ще бъде успореден на главната ос на вдлъбнатото огледало, както е показано на фигурата по-долу. Главната ос е въображаема права линия, перпендикулярна на центъра на повърхността на вдлъбнатото огледало. На фигурата по-долу линиите на главните оси съвпадат с точката на пресичане на всички отразени светлинни лъчи.
Когато попадне върху повърхността на вдлъбнатото огледало, всеки светлинен лъч се подчинява на закона за отражение на светлината. Между падащите и отразените светлинни лъчи има нормална линия, перпендикулярна на повърхността на огледалото, през която преминава светлинният лъч, но нормалната линия не се вижда.
Ъгълът между падащите светлинни лъчи и нормалата е същият като ъгъла между отразените светлинни лъчи и нормалата. За разлика от плоско огледало, което има плоска повърхност, така че всички нормални линии са в една и съща посока, нормалната линия на вдлъбнатото огледало не е еднопосочна, защото вдлъбнатата огледална повърхност е извита, а не плоска. Всички отразени лъчи се пресичат в една точка, която съвпада с главната ос, наречена фокална точка (F). С други думи, фокалната точка е точката на изображение на обект, който е много далеч от повърхността на вдлъбнато огледало, като например слънцето и звездите.
Въз основа на закона за отражение на светлината, посоката на светлинния лъч или лъча светлина може да бъде обърната, за разлика от предишното изображение. Ако приемем, че източник на светлина е във фокусната точка на вдлъбнатото огледало, светлинният лъч, излъчван от обекта, се отразява от повърхността на вдлъбнатото огледало. Посоката на отразения светлинен лъч е успоредна на главната ос на вдлъбнатото огледало. Това е основният принцип зад използването на вдлъбнати огледала върху фенерчета, автомобилни фарове или други прожектори, използването на вдлъбнати огледала в слънчеви електроцентрали.
Въз основа на горното обяснение може да се заключи, че ако има източник на светлина, разположен във фокусната точка на вдлъбнатото огледало,
Светлинният лъч, излъчван от обекта, се отразява от повърхността на вдлъбнатото огледало, където отразеният светлинен лъч е успореден на главната ос на вдлъбнатото огледало. Обратно, ако обектът е на голямо разстояние, изображението на обекта е във фокусната точка на вдлъбнатото огледало. Ако много отдалечен обект има изображение във фокусната точка, къде е изображението на обекта, ако разстоянието на обекта от повърхността на огледалото е крайно или близко? За да разберете това, моля, изучете темата за формирането на изображението от вдлъбнатото огледало.
Фокусното разстояние на вдлъбнатото огледало
Фокусното разстояние (f) е разстоянието между фокалната точка (F) и вдлъбнатата повърхност на огледалото. По-долу е обяснено как да се определи фокусното разстояние на вдлъбнато огледало, използвайки падащите светлинни лъчи и отразените светлинни лъчи.
Точка C е центърът на кривината на вдлъбнатото огледало. Фокусното разстояние на вдлъбнатото огледало е f (фокусно разстояние = f = FQ), а радиусът на кривината на вдлъбнатото огледало е r (радиус на кривината = r = CQ = CP).
Падащите светлинни лъчи попадат върху вдлъбнатото огледало на P, след което се отразяват към фокалната точка F. Пунктираната линия CP е нормалната линия. Входящите светлинни лъчи и отразените светлинни лъчи изпълняват закона за отражение на светлината, където ъгълът на падане (θ) е равен на ъгъла на отражение (θ) и този ъгъл е равен на ъгъла на триъгълника PCQ (θ). Ъгълът на триъгълника PCQ е същият като ъгъла на триъгълника CPF. Следователно, триъгълникът PFC е равностранен триъгълник. Тъй като триъгълникът PFC е равностранен триъгълник, дължината на PF е равна на дължината на CF. Ако приемем, че ширината на огледалото е по-малка от радиуса на кривината на огледалото, дължината на PF се счита за равна на дължината на FQ. Тъй като CF = PF и PF = FQ, тогава CQ = 2CF = 2FQ. CQ = r = радиусът на кривината на вдлъбнатото огледало и FQ = f = фокусно разстояние на вдлъбнатото огледало. Следователно, може да се заключи, че радиусът на кривината на вдлъбнатото огледало (r) = 2 x фокусното разстояние (f) на вдлъбнатото огледало. Математически:
r = 2f или f = r / 2
Формиране на изображение от вдлъбнатото огледало
Плоските огледала могат да формират само виртуалния образ, докато вдлъбнатите огледала могат да формират както реалния, така и виртуалния образ. Образът на даден обект е реален или виртуален в зависимост от разстоянието на обекта от повърхността на вдлъбнатото огледало.
и това е обяснено подробно в темата за формирането на изображението от вдлъбнатото огледало.
Реално изображение
Едно изображение е реално, ако отразеният светлинен лъч пресече точката, където се намира изображението. Ако екранът се постави на място, където има реално изображение, на екрана ще се появи светлинен лъч, който ще има формата на обект. Съществуването на реални изображения, образувани от вдлъбнатите огледала, е причината те да се използват в астрономическите телескопи. Що се отнася до лещата, ще знаете, че способността на лещата да създава реално изображение е причината за използването ѝ в оптичния телескоп.
Виртуално изображение
Едно изображение е виртуално, ако отразеният светлинен лъч не преминава през точката, където се намира изображението. Ако екранът е поставен на място, където има виртуално изображение, на екрана няма видим светлинен лъч. Виртуалното изображение не съществува, но човешкото око вижда светлинен лъч, движещ се по права линия, така че изглежда сякаш светлината се движи праволинейно от точката, където се намира изображението.
