Definice konkávního zrcadla
Jedním typem zrcadla používaného v každodenním životě je konkávní zrcadlo. Konkávní zrcadlo je zakřivené zrcadlo, kde se odrazivá plocha zakřivuje dozadu. Pro lepší pochopení si prohlédněte obraz konkávního zrcadla z boku.
Použití
Chcete-li si prohlédnout pleť obličeje jasněji a detailněji, přiložte obličej blízko k reflexní ploše konkávního zrcadla, dokud se váš odraz nezdá větší a vaše póry neuvidíte jasně. Váš odraz se jeví větší než váš obličej, protože zrcadlo ho zvětšuje, k čemuž dochází, když je váš obličej menší než ohnisková vzdálenost zrcadla. Pro lepší pochopení si prosím prostudujte téma odrazů v konkávních zrcadlech . Protože zvětšují odraz, zrcadla běžně používají ženy k péči o pleť a muži k holení.
Konkávní zrcadla se používají také v baterkách a světlometech automobilů. Účelem zrcadel v baterkách, světlometech automobilů nebo jiných bodových světlech je paralelně směřovat světlo tak, aby veškeré světlo putovalo přímo vpřed. Pokud otevřete přední sklo baterky a vyjmete zrcadlo, výsledné světlo se rozptýlí do všech směrů a nemůže osvětlit předměty ani povrch vozovky na dálku. Princip fungování zrcadel v baterkách nebo světlometech automobilů je vysvětlen dále v diskusi o ohnisku zrcadel. Kromě použití v baterkách nebo jiných bodových světlech se zrcadla používají také v solárních elektrárnách. V solárních elektrárnách zrcadla shromažďují sluneční světlo a směřují veškeré světlo do ohniska zrcadla, kde je umístěna nádoba. Sluneční světlo se používá k odpařování vody v nádobě, kde se pára používá k pohonu turbíny pro výrobu elektřiny.
Kontaktní místo
Pokud je povrch zrcadla, které odráží světlo, namířen proti velmi vzdálenému objektu, například Slunci, pak bude světelný paprsek vyzařovaný Sluncem rovnoběžný s tímto objektem. hlavní osa zrcadlo, jak je znázorněno na obrázku níže. Hlavní osa je imaginární čára kolmá ke středu zrcadlové plochy. Na obrázku níže se čára hlavní osy shoduje s průsečíkem všech odražených světelných paprsků.
Při dopadu na zrcadlový povrch se každý světelný paprsek nebo světelný paprsek podřídí zákon odrazu světlaMezi dopadajícím a odraženým paprskem je kolmá přímka k zrcadlové ploše, kterou světelný paprsek prochází, ale kolmice není nakreslena. Úhel mezi dopadajícím paprskem a kolmicí je stejný jako úhel mezi odraženým paprskem a kolmicí. Na rozdíl od plochého zrcadla, které má plochý povrch, takže všechny kolmice směřují stejným směrem, v konkávním zrcadle kolmice nesměřují stejným směrem, protože zrcadlová plocha je zakřivená a není plochá. Všechny odražené paprsky se protínají v jednom bodě, který se shoduje s hlavní osou, která se nazývá ústřední bod (F). Jinými slovy, ohnisko je obrazový bod objektu, který je velmi daleko od zrcadlové plochy, například slunce a hvězd.
Na základě zákon odrazu světla, směr světelného paprsku nebo světelných paprsků může být obrácený, na rozdíl od předchozího obrázku. Pokud se předpokládá, že zdroj světla je v ohnisku zrcadla, pak světelný paprsek vyzařovaný objektem dopadá na povrch zrcadla a je od něj odražen. Směr odraženého světelného paprsku je rovnoběžný s hlavní osou konkávního zrcadla. Toto je základní princip použití zrcadel v baterkách, světlometech automobilů nebo jiných reflektorech, použití zrcadel v solárních elektrárnách
Na základě výše uvedeného vysvětlení lze usoudit, že pokud se v ohnisku zrcadla nachází zdroj světla, světelný paprsek vyzařovaný objektem se odráží od zrcadla, kde odražený světelný paprsek je rovnoběžný s hlavní osou zrcadla. Naopak, pokud je objekt ve velmi velké vzdálenosti, obraz objektu se nachází v ohnisku konkávního zrcadla. Pokud má objekt ve velmi velké vzdálenosti obraz v ohnisku, kde je obraz objektu, pokud je vzdálenost objektu od povrchu zrcadla konečná nebo blízká? Abyste tomu porozuměli, prostudujte si prosím téma obrazu konkávního zrcadla a pro urychlení pochopení tématu si nejprve prostudujte speciální paprsky konkávního zrcadla a vzorec pro konkávní zrcadlo.
Ohnisková vzdálenost
Ohnisková vzdálenost (f) je vzdálenost mezi ohniskem (F) a povrchem konkávního zrcadla. Následující text vysvětluje, jak určit ohniskovou vzdálenost konkávního zrcadla pomocí dopadajícího paprsku a odraženého paprsku.
Bod C je středem zakřivení konkávního zrcadla. Ohnisková vzdálenost konkávního zrcadla je f (ohnisková vzdálenost = f = FQ) a poloměr zakřivení konkávního zrcadla je r (poloměr zakřivení = r = CQ = CP).
Dopadající paprsek dopadá na konkávní zrcadlo v bodě P a odráží se směrem k ohnisku F. Tečkovaná čára CP je normála. Dopadající paprsek a odražený paprsek se řídí zákonem odrazu světla, kde úhel dopadu (θ) je roven úhlu odrazu (θ) a tento úhel je roven úhlu trojúhelníku PCQ (θ). Úhel trojúhelníku PCQ je roven úhlu trojúhelníku CPF, proto je trojúhelník PFC rovnostranný trojúhelník. Protože trojúhelník PFC je rovnostranný trojúhelník, pak se délka PF rovná délce CF. Za předpokladu, že šířka zrcadla je menší než poloměr křivosti zrcadla, se délka PF považuje za rovnou délce FQ. Protože CF = PF a PF = FQ, pak CQ = 2CF = 2FQ. CQ = r = poloměr křivosti konkávního zrcadla a FQ = f = ohnisková vzdálenost konkávního zrcadla. Lze tedy konstatovat, že poloměr zakřivení konkávního zrcadla (r) = 2 x ohnisková vzdálenost (f) konkávního zrcadla. Matematicky:
r = 2f nebo f = r/2
Stín
Ploché zrcadlo může vytvářet pouze virtuální obraz, zatímco konkávní zrcadlo může vytvářet jak reálný, tak virtuální obraz. Zda je obraz objektu reálný nebo virtuální, závisí na vzdálenosti objektu od povrchu konkávního zrcadla, což bylo podrobně vysvětleno v tématu konkávní zrcadlový obraz.
Skutečný stín
Obraz je skutečný, pokud odražený světelný paprsek nebo paprsky odraženého světla procházejí bodem, kde se obraz nachází. Pokud je stínítko umístěno do polohy, kde se očekává skutečný obraz, objeví se na stínítku světelný paprsek, který má tvar objektu. Existence skutečného obrazu vytvořeného konkávním zrcadlem je důvodem, proč se konkávní zrcadla používají v astronomických dalekohledech. V tématu optických čoček se dozvíte, že schopnost čočky vytvářet skutečný obraz je základem jejího použití v optických dalekohledech.
Mayin stín
Obraz je virtuální, pokud odražený světelný paprsek nebo paprsky odraženého světla neprocházejí bodem, kde se obraz nachází. Pokud je obrazovka umístěna v poloze, kde se očekává virtuální obraz, nebude na obrazovce viditelný žádný světelný paprsek. Virtuální/zdánlivý/falešný obraz ve skutečnosti neexistuje, ale lidské oko ho vidí. světelný paprsek pohybující se po přímé dráze, takže to vypadá, jako by se světlo pohybovalo přímo z bodu, kde se nachází stín.
