Ορισμός του κοίλου κατόπτρου
Ένας τύπος καθρέφτη που χρησιμοποιείται στην καθημερινή ζωή είναι ο κοίλος καθρέφτης. Ένας κοίλος καθρέφτης είναι ένας καμπύλος καθρέφτης, όπου η ανακλαστική επιφάνεια καμπυλώνει προς τα πίσω. Για να σας βοηθήσουμε να καταλάβετε, εξετάστε την εικόνα ενός κοίλου καθρέφτη στο πλάι.
Χρήση
Αν θέλετε να παρατηρήσετε το δέρμα του προσώπου σας πιο καθαρά και λεπτομερώς, κρατήστε το πρόσωπό σας κοντά στην ανακλαστική επιφάνεια ενός κοίλου καθρέφτη μέχρι η αντανάκλασή σας να φαίνεται μεγαλύτερη και οι πόροι σας να είναι ορατοί καθαρά. Η αντανάκλασή σας φαίνεται μεγαλύτερη από το πρόσωπό σας επειδή ο καθρέφτης τη μεγεθύνει, κάτι που συμβαίνει όταν το πρόσωπό σας είναι μικρότερο από την εστιακή απόσταση του καθρέφτη. Μελετήστε το θέμα των ανακλάσεων του κοίλου καθρέφτη για να το κατανοήσετε καλύτερα. Επειδή μεγεθύνουν την αντανάκλαση, οι καθρέφτες χρησιμοποιούνται συνήθως από τις γυναίκες για περιποίηση και τους άνδρες για ξύρισμα.
Οι κοίλοι καθρέφτες χρησιμοποιούνται επίσης σε φακούς και προβολείς αυτοκινήτων. Ο σκοπός των καθρεφτών σε φακούς, προβολείς αυτοκινήτων ή άλλους προβολείς είναι να παραλληλίζουν το φως έτσι ώστε όλο το φως να ταξιδεύει ευθεία μπροστά. Εάν ανοίξετε το μπροστινό τζάμι ενός φακού και αφαιρέσετε τον καθρέφτη, το προκύπτον φως απλώνεται προς όλες τις κατευθύνσεις και δεν μπορεί να φωτίσει αντικείμενα ή οδικές επιφάνειες από απόσταση. Η αρχή λειτουργίας των καθρεφτών σε φακούς ή προβολείς αυτοκινήτων εξηγείται αργότερα στη συζήτηση σχετικά με το σημείο εστίασης των καθρεφτών. Εκτός από τη χρήση σε φακούς ή άλλους προβολείς, οι καθρέφτες χρησιμοποιούνται επίσης σε ηλιακούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Σε ηλιακούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας, οι καθρέφτες συλλέγουν το ηλιακό φως και κατευθύνουν όλο το φως προς το σημείο εστίασης του καθρέφτη, όπου τοποθετείται ένα δοχείο. Το ηλιακό φως χρησιμοποιείται για την εξάτμιση του νερού στο δοχείο, όπου ο ατμός χρησιμοποιείται για την κίνηση μιας τουρμπίνας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Επίκεντρο
Αν η επιφάνεια ενός καθρέφτη που αντανακλά το φως είναι στραμμένη προς ένα πολύ μακρινό αντικείμενο, για παράδειγμα τον ήλιο, τότε η δέσμη φωτός που εκπέμπεται από τον ήλιο θα είναι παράλληλη με το αντικείμενο. κύριος άξονας καθρέφτη, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Ο κύριος άξονας είναι μια νοητή γραμμή κάθετη στο κέντρο της επιφάνειας του καθρέφτη. Στην παρακάτω εικόνα, η γραμμή του κύριου άξονα συμπίπτει με το σημείο τομής όλων των ανακλώμενων ακτίνων φωτός.
Όταν χτυπά μια επιφάνεια καθρέφτη, κάθε δέσμη φωτός ή ακτίνα φωτός υπακούει νόμος της ανάκλασης του φωτόςΜεταξύ της προσπίπτουσας ακτίνας και της ανακλώμενης ακτίνας υπάρχει μια κάθετη γραμμή που είναι κάθετη στην επιφάνεια του κατόπτρου από την οποία διέρχεται η φωτεινή ακτίνα, αλλά η κάθετη γραμμή δεν σχεδιάζεται. Η γωνία μεταξύ της προσπίπτουσας ακτίνας και της κάθετης είναι η ίδια με τη γωνία μεταξύ της ανακλώμενης ακτίνας και της κάθετης. Σε αντίθεση με έναν επίπεδο καθρέφτη που έχει μια επίπεδη επιφάνεια έτσι ώστε όλες οι κάθετες γραμμές να είναι προς την ίδια κατεύθυνση, σε έναν κοίλο καθρέφτη οι κάθετες γραμμές δεν είναι προς την ίδια κατεύθυνση επειδή η επιφάνεια του κατόπτρου είναι καμπύλη και όχι επίπεδη. Όλες οι ανακλώμενες ακτίνες τέμνονται σε ένα σημείο που συμπίπτει με τον κύριο άξονα που ονομάζεται επίκεντρο (F). Με άλλα λόγια, το εστιακό σημείο είναι το σημείο απεικόνισης ενός αντικειμένου που βρίσκεται πολύ μακριά από την επιφάνεια του καθρέφτη, για παράδειγμα ο ήλιος και τα αστέρια.
Με βάση νόμος της ανάκλασης του φωτός, η κατεύθυνση της δέσμης φωτός ή των ακτίνων φωτός μπορεί να αντιστραφεί, σε αντίθεση με την προηγούμενη εικόνα. Εάν υποθέσουμε ότι μια πηγή φωτός βρίσκεται στο εστιακό σημείο του καθρέφτη, τότε η δέσμη φωτός που εκπέμπεται από το αντικείμενο χτυπά την επιφάνεια του καθρέφτη και ανακλάται από την επιφάνεια του καθρέφτη. Η κατεύθυνση της ανακλώμενης δέσμης φωτός είναι παράλληλη με τον κύριο άξονα του κοίλου καθρέφτη. Αυτή είναι η βασική αρχή πίσω από τη χρήση καθρεφτών σε φακούς, προβολείς αυτοκινήτων ή άλλους προβολείς, η χρήση καθρεφτών σε ηλιακούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας
Με βάση την παραπάνω εξήγηση, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι εάν υπάρχει μια πηγή φωτός που βρίσκεται στο εστιακό σημείο του καθρέφτη, η δέσμη φωτός που εκπέμπεται από το αντικείμενο ανακλάται από τον καθρέφτη όπου η ανακλώμενη δέσμη φωτός είναι παράλληλη με τον κύριο άξονα του καθρέφτη. Αντίθετα, εάν το αντικείμενο βρίσκεται σε πολύ μακρινή απόσταση, το είδωλο του αντικειμένου βρίσκεται στο εστιακό σημείο του κοίλου καθρέφτη. Εάν ένα αντικείμενο σε πολύ μακρινή απόσταση έχει ένα είδωλο στο εστιακό σημείο, πού βρίσκεται το είδωλο του αντικειμένου εάν η απόσταση του αντικειμένου από την επιφάνεια του καθρέφτη είναι πεπερασμένη ή κοντινή; Για να κατανοήσετε αυτό, μελετήστε το θέμα της εικόνας του κοίλου καθρέφτη και για να επιταχύνετε την κατανόηση του θέματος, μελετήστε πρώτα τις ειδικές ακτίνες του κοίλου καθρέφτη και τον τύπο του κοίλου καθρέφτη.
Εστιακή απόσταση
Η εστιακή απόσταση (f) είναι η απόσταση μεταξύ του εστιακού σημείου (F) και της επιφάνειας ενός κοίλου κατόπτρου. Παρακάτω εξηγείται ο τρόπος προσδιορισμού της εστιακής απόστασης ενός κοίλου κατόπτρου χρησιμοποιώντας μια προσπίπτουσα ακτίνα και μια ανακλώμενη ακτίνα.
Το σημείο C είναι το κεντρικό σημείο καμπυλότητας του κοίλου κατόπτρου. Η εστιακή απόσταση του κοίλου κατόπτρου είναι f (εστιακή απόσταση = f = FQ) και η ακτίνα καμπυλότητας του κοίλου κατόπτρου είναι r (ακτίνα καμπυλότητας = r = CQ = CP).
Η προσπίπτουσα ακτίνα χτυπά το κοίλο κάτοπτρο στο σημείο P και ανακλάται προς το εστιακό σημείο F. Η διακεκομμένη γραμμή CP είναι η κάθετος γραμμή. Η προσπίπτουσα ακτίνα και η ανακλώμενη ακτίνα υπακούουν στον νόμο της ανάκλασης του φωτός όπου η γωνία πρόσπτωσης (θ) είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης (θ) και αυτή η γωνία είναι ίση με τη γωνία του τριγώνου PCQ (θ). Η γωνία του τριγώνου PCQ είναι ίση με τη γωνία του τριγώνου CPF, επομένως το τρίγωνο PFC είναι ισόπλευρο τρίγωνο. Δεδομένου ότι το τρίγωνο PFC είναι ισόπλευρο τρίγωνο, τότε το μήκος του PF είναι ίσο με το μήκος του CF. Υποθέτοντας ότι το πλάτος του κατόπτρου είναι μικρότερο από την ακτίνα καμπυλότητας του κατόπτρου, επομένως το μήκος του PF θεωρείται ίσο με το μήκος του FQ. Δεδομένου ότι CF = PF και PF = FQ, τότε CQ = 2 CF = 2 FQ. CQ = r = ακτίνα καμπυλότητας του κοίλου κατόπτρου και FQ = f = εστιακή απόσταση του κοίλου κατόπτρου. Έτσι, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η ακτίνα καμπυλότητας του κοίλου κατόπτρου (r) = 2 x εστιακή απόσταση (f) του κοίλου κατόπτρου. Μαθηματικά:
r = 2 f ή f = r / 2
Σκιά
Ένας επίπεδος καθρέφτης μπορεί να σχηματίσει μόνο μια εικονική εικόνα, ενώ ένας κοίλος καθρέφτης μπορεί να σχηματίσει τόσο πραγματικές όσο και εικονικές εικόνες. Το αν η εικόνα ενός αντικειμένου είναι πραγματική ή εικονική εξαρτάται από την απόσταση του αντικειμένου από την επιφάνεια του κοίλου καθρέφτη, και αυτό έχει εξηγηθεί λεπτομερώς στο θέμα. κοίλη κατοπτρική εικόνα.
Πραγματική Σκιά
Μια εικόνα είναι πραγματική εάν η ανακλώμενη δέσμη φωτός ή οι ανακλώμενες ακτίνες φωτός διέρχονται από το σημείο όπου βρίσκεται η εικόνα. Εάν μια οθόνη τοποθετηθεί σε μια θέση όπου αναμένεται μια πραγματική εικόνα, μια δέσμη φωτός θα εμφανιστεί στην οθόνη και αυτή η δέσμη φωτός θα έχει το σχήμα του αντικειμένου. Η ύπαρξη μιας πραγματικής εικόνας που σχηματίζεται από ένα κοίλο κάτοπτρο είναι ο λόγος για τον οποίο τα κοίλα κάτοπτρα χρησιμοποιούνται στα αστρονομικά τηλεσκόπια. Στο θέμα των οπτικών φακών, θα μάθετε ότι η ικανότητα ενός φακού να σχηματίζει μια πραγματική εικόνα είναι το υπόβαθρο για τη χρήση του στα οπτικά τηλεσκόπια.
Η σκιά της Μάγιας
Μια εικόνα είναι εικονική εάν η ανακλώμενη δέσμη φωτός ή οι ανακλώμενες ακτίνες φωτός δεν περνούν από το σημείο όπου βρίσκεται η εικόνα. Εάν μια οθόνη τοποθετηθεί σε μια θέση όπου αναμένεται μια εικονική εικόνα, δεν θα είναι ορατή δέσμη φωτός στην οθόνη. Μια εικονική/φαινομενική/ψευδής εικόνα δεν υπάρχει στην πραγματικότητα, αλλά τη βλέπει το ανθρώπινο μάτι. δέσμη φωτός κινείται σε ευθεία τροχιά έτσι ώστε να φαίνεται σαν το φως να κινείται ευθεία από το σημείο όπου βρίσκεται η σκιά.
