Definice konvexního zrcadla
Jedním typem zrcadla používaného v každodenním životě je konvexní zrcadlo. Konvexní zrcadlo má zakřivené tvary, kde se zrcadlový povrch, který odráží světlo, zakřivuje dopředu.
Použití konvexního zrcadla
Pokud jste někdy viděli zpětné zrcátko na motorku nebo do auta, pak samozřejmě znáte použití konvexních zrcadel v každodenním životě. Zrcadla se používají jako zpětná zrcátka, protože obrazy vytvořené konvexními zrcátky jsou svislé a menší než objekty, takže mají širší zorné pole. Kromě menší velikosti obrazu jsou všechny obrazy vytvořené konvexními zrcátky virtuální.
Ohnisko konvexního zrcadla
Pokud je povrch zrcadla, které odráží světlo, vystaven velmi vzdálenému objektu, jako jsou sluneční paprsky, pak paprsek světla vyzařovaný sluncem
bude rovnoběžná s hlavní osou zrcadla, jak je znázorněno na obrázku níže. Hlavní osa je imaginární čára kolmá ke středu zrcadlové plochy. Na obrázku níže se hlavní osa shoduje s ohniskem (F) zrcadla.
Když paprsek dopadne na povrch zrcadla, každý paprsek světla splňuje zákon odrazu světla, kde úhel dopadu je stejný jako úhel odrazu. Pokud je čárkovaná čára nakreslena od základny odraženého světla, všechny čárkované čáry se protínají ve stejném bodě a tento bod se nazývá ohnisko (F) zrcadla.
Lidské oko vidí světelný paprsek pohybující se po přímé dráze a veškeré odražené světlo, jako by vycházelo z ohniska zrcadla. Ohnisko je obrazový bod objektu, který je velmi daleko od povrchu zrcadla, například slunce a obraz jsou virtuální.
Ohnisková vzdálenost konvexního zrcadla
Ohnisková vzdálenost (f) je vzdálenost mezi ohniskem (F) a zrcadlové plochou. Bod C je středem zakřivení zrcadla. Ohnisková vzdálenost konvexního zrcadla je f (ohnisková vzdálenost = f = FQ) a poloměr zakřivení konvexního zrcadla je r (poloměr zakřivení = r = CQ = CP).
Dopadající paprsek dopadá na zrcadlo v bodě P a poté se odráží od konvexního zrcadla, kde odražené světlo zdánlivě vychází z ohniska F. Čárkovaná čára CP je kolmice. Dopadající a odražené světlo splňují zákon odrazu světla, kde úhel dopadu (θ) je roven úhlu odrazu (θ) a tento úhel je roven úhlu trojúhelníku PCQ (θ). Úhel trojúhelníku PCQ je stejný jako úhel trojúhelníku CPF, proto je trojúhelník PFC rovnostranný trojúhelník. Protože trojúhelník PFC je rovnostranný trojúhelník, délka PF se 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 zrcadla a FQ = f = ohnisková vzdálenost zrcadla. Lze tedy konstatovat, že poloměr křivosti konvexního zrcadla (r) = 2x ohnisková vzdálenost (f) konvexního zrcadla. Matematicky:
r = 2f nebo f = r / 2
Tvorba obrazu konvexním zrcadlem
Konkávní zrcadla mohou vytvářet skutečné i virtuální obrazy, zatímco konvexní zrcadla mohou vytvářet pouze virtuální obrazy. Tvorba obrazu objektu konvexními zrcadly byla podrobně vysvětlena v tématu tvorba obrazu konvexním zrcadlem.
Virtuální obraz
Když konvexní zrcadlo odráží světlo dopadající na jeho povrch, směr odraženého světla
Zdá se, že světlo vychází z ohniska konvexního zrcadla a středu zakřivení konvexního zrcadla. Protože světlo neprochází za konvexním zrcadlem, vytvořený obraz je virtuální obraz. Pokud umístíte obrazovku do polohy, kde je virtuální obraz, na obrazovce žádný obraz nebude. Virtuální obraz existuje, protože lidské oko vidí světelné paprsky pohybující se přímočaře a vypadá to, jako by paprsky vycházely z bodu, kde se virtuální obraz nachází.
