Definición de espello cóncavo
Un tipo de espello que se emprega na vida cotiá é o espello cóncavo. Un espello cóncavo é un espello curvo, no que a superficie reflectante se curva cara atrás. Para axudarche a comprender, examina a imaxe dun espello cóncavo no lateral.
Use
Se queres observar a pel da túa cara con maior claridade e detalle, mantén a cara preto da superficie reflectante dun espello cóncavo ata que o teu reflexo pareza máis grande e os teus poros se poidan ver claramente. O teu reflexo parece máis grande que a túa cara porque o espello o amplía, o que ocorre cando a túa cara ten menos que a distancia focal do espello. Estuda o tema dos reflexos nos espellos cóncavos para comprender mellor isto. Debido a que amplían o reflexo, os espellos son usados habitualmente polas mulleres para o coidado persoal e os homes para afeitarse.
Os espellos cóncavos tamén se usan en lanternas e faros de coche. O propósito dos espellos nas lanternas, faros de coche ou outros focos é paralelizar a luz para que toda a luz viaxe en liña recta cara adiante. Se abres o cristal frontal dunha lanterna e retiras o espello, a luz resultante esténdese en todas as direccións e non pode iluminar obxectos ou superficies de estradas a distancia. O principio de funcionamento dos espellos nas lanternas ou faros de coche explícase máis adiante na discusión sobre o punto focal dos espellos. Ademais de usarse en lanternas ou outros focos, os espellos tamén se usan en centrais de enerxía solar. Nas centrais de enerxía solar, os espellos recollen a luz solar e dirixen toda a luz cara ao punto focal do espello, onde se coloca un recipiente. A luz solar úsase para evaporar a auga no recipiente, onde o vapor se usa para impulsar unha turbina para xerar electricidade.
Punto focal
Se a superficie dun espello que reflicte a luz está orientada cara a un obxecto moi distante, por exemplo o sol, entón o raio de luz emitido polo sol será paralelo ao obxecto. eixo principal espello, como se mostra na imaxe de abaixo. O eixe principal é unha liña imaxinaria perpendicular ao centro da superficie do espello. Na imaxe de abaixo, a liña do eixe principal coincide co punto de intersección de todos os raios de luz reflectidos.
Ao incide na superficie dun espello, cada feixe ou raio de luz obedece lei da reflexión da luzEntre o raio incidente e o raio reflectido hai unha liña normal perpendicular á superficie do espello a través da cal pasa o raio de luz, pero non se debuxa a liña normal. O ángulo entre o raio incidente e a normal é o mesmo que o ángulo entre o raio reflectido e a normal. A diferenza dun espello plano, que ten unha superficie plana de xeito que todas as liñas normais están na mesma dirección, nun espello cóncavo as liñas normais non están na mesma dirección porque a superficie do espello é curva e non plana. Todos os raios reflectidos intersecan nun punto que coincide co eixe principal, que se chama punto focal (F). Noutras palabras, o punto focal é o punto imaxe dun obxecto que está moi lonxe da superficie do espello, por exemplo o sol e as estrelas.
Baseado en lei da reflexión da luz, a dirección do feixe de luz ou dos raios de luz pode invertirse, ao contrario da imaxe anterior. Se se supón que unha fonte de luz está no punto focal do espello, entón o feixe de luz emitido polo obxecto incide na superficie do espello e é reflectido por esta. A dirección do feixe de luz reflectido é paralela ao eixe principal do espello cóncavo. Este é o principio básico do uso de espellos en lanternas, faros de coche ou outros focos, o uso de espellos en centrais de enerxía solar
Baseándose na explicación anterior, pódese concluír que se hai unha fonte de luz situada no punto focal do espello, o feixe de luz emitido polo obxecto é reflectido polo espello, onde o feixe de luz reflectido é paralelo ao eixe principal do espello. Pola contra, se o obxecto está a unha distancia moi longa, a imaxe do obxecto está no punto focal do espello cóncavo. Se un obxecto a unha distancia moi longa ten unha imaxe no punto focal, onde está a imaxe do obxecto se a distancia do obxecto á superficie do espello é finita ou próxima? Para comprender isto, estuda o tema da imaxe do espello cóncavo e, para acelerar a comprensión do tema, estuda primeiro os raios especiais do espello cóncavo e a fórmula do espello cóncavo.
Lonxitude focal
A distancia focal (f) é a distancia entre o punto focal (F) e a superficie dun espello cóncavo. A continuación explícase como determinar a distancia focal dun espello cóncavo usando un raio incidente e un raio reflectido.
O punto C é o punto central de curvatura do espello cóncavo. A distancia focal do espello cóncavo é f (distancia focal = f = FQ) e o raio de curvatura do espello cóncavo é r (raio de curvatura = r = CQ = CP).
O raio incidente incide no espello cóncavo en P e reflíctese cara ao punto focal F. A liña punteada CP é a liña normal. O raio incidente e o raio reflectido obedecen á lei da reflexión da luz, onde o ángulo de incidencia (θ) é igual ao ángulo de reflexión (θ) e este ángulo é igual ao ángulo do triángulo PCQ (θ). O ángulo do triángulo PCQ é igual ao ángulo do triángulo CPF, polo tanto, o triángulo PFC é un triángulo equilátero. Dado que o triángulo PFC é un triángulo equilátero, a lonxitude de PF é igual á lonxitude de CF. Ao supoñer que o ancho do espello é menor que o radio de curvatura do espello, polo tanto, a lonxitude de PF considérase igual á lonxitude de FQ. Dado que CF = PF e PF = FQ, entón CQ = 2 CF = 2 FQ. CQ = r = radio de curvatura do espello cóncavo e FQ = f = lonxitude focal do espello cóncavo. Polo tanto, pódese concluír que o radio de curvatura do espello cóncavo (r) = 2 x lonxitude focal (f) do espello cóncavo. Matematicamente:
r = 2 f ou f = r / 2
Sombra
Un espello plano só pode formar unha imaxe virtual, mentres que un espello cóncavo pode formar imaxes tanto reais como virtuais. Que a imaxe dun obxecto sexa real ou virtual depende da distancia do obxecto á superficie do espello cóncavo, e isto xa se explicou en detalle no tema imaxe especular cóncava.
Sombra real
Unha imaxe é real se o feixe de luz reflectida ou os raios de luz reflectidos pasan polo punto onde se atopa a imaxe. Se unha pantalla se coloca nunha posición onde se espera unha imaxe real, aparecerá un feixe de luz na pantalla e este feixe de luz terá a forma do obxecto. A existencia dunha imaxe real formada por un espello cóncavo é a razón pola que se usan espellos cóncavos nos telescopios astronómicos. No tema das lentes ópticas, aprenderás que a capacidade dunha lente para formar unha imaxe real é o fundamento do seu uso nos telescopios ópticos.
A sombra de Maia
Unha imaxe é virtual se o feixe de luz reflectida ou os raios de luz reflectidos non pasan polo punto onde se atopa a imaxe. Se unha pantalla se coloca nunha posición onde se espera unha imaxe virtual, non será visible ningún feixe de luz na pantalla. Unha imaxe virtual/aparente/falsa non existe realmente, pero o ollo humano a ve. raio de luz movéndose nunha traxectoria rectilínea de xeito que pareza que a luz se move en liña recta desde o punto onde se atopa a sombra.
