Definicija konkavnog zrcala
Jedna vrsta zrcala koja se koristi u svakodnevnom životu je konkavno zrcalo. Konkavno zrcalo je zrcalo zakrivljenog oblika, gdje zrcalna površina reflektira svjetlosne krivulje unatrag.
Upotreba konkavnog zrcala
Ako želite jasnije i detaljnije promatrati kožu lica, približite lice površini konkavnog zrcala koje
reflektira svjetlost tako da slika vašeg lica izgleda veća i pore na koži lica se jasno vide. Slika vašeg lica izgleda veća od vašeg lica jer ogledalo povećava sliku, što se događa kada je udaljenost vašeg lica od konkavnog ogledala manja od žarišne duljine ogledala. Budući da može povećati slike, konkavna ogledala obično koriste žene za dotjerivanje, a muškarci ih koriste pri brijanju.
Ogledala se također koriste u svjetiljkama i automobilskim farovima. Upotreba ogledala na svjetiljci, automobilskim farovima ili drugim reflektorima je paralelno usmjeravanje svjetla tako da se sva svjetla mogu kretati ravno naprijed. Ako otvorite stakleni prednji poklopac svjetiljke i otpustite konkavno ogledalo, rezultirajuća svjetiljka će biti široka u svim smjerovima i neće moći osvijetliti predmete ili površine ceste na daljinu.
Osim što se koriste u svjetiljkama ili drugim reflektorima, zrcala se koriste i u solarnim elektranama. U solarnoj elektrani, konkavno zrcalo skuplja sunčevu svjetlost, a sva svjetlost se usmjerava prema žarištu zrcala, gdje se u žarištu konkavno zrcalo nalazi u posudi. Sunčeva svjetlost se koristi za isparavanje vode u posudi, gdje se para koristi za pogon turbina koje proizvode električnu energiju.
Žarišna točka konkavnog zrcala
Ako je površina konkavnog zrcala koje reflektira svjetlost izložena vrlo udaljenom objektu poput Sunca, tada će snop svjetlosti koji emitira Sunce biti paralelan s glavnom osi konkavnog zrcala, kao što je prikazano na slici ispod. Glavna os je zamišljena ravna linija okomita na središte površine konkavnog zrcala. Na slici ispod, linije glavnih osi podudaraju se s točkom presjeka svih reflektiranih svjetlosnih zraka.
Kada udari u površinu konkavnog zrcala, svaka zraka svjetlosti pokorava se zakonu refleksije svjetlosti. Između upadnih i reflektiranih svjetlosnih zraka nalazi se normalna linija okomita na površinu zrcala koju prolazi svjetlosna zraka, ali normala nije prikazana.
Kut između upadnih svjetlosnih zraka i normale jednak je kutu između reflektiranih svjetlosnih zraka i normale. Za razliku od ravnog zrcala koje ima ravnu površinu tako da su sve normale u istom smjeru, normalna linija konkavnog zrcala nije jednosmjerna jer je konkavna površina zrcala zakrivljena, a ne ravna. Sve reflektirane zrake sijeku se u jednoj točki koja se podudara s glavnom osi, a naziva se žarište (F). Drugim riječima, žarište je točka slike objekta koja je vrlo udaljena od površine konkavnog zrcala, poput sunca i zvijezda.
Na temelju zakona refleksije svjetlosti, smjer svjetlosnog snopa ili svjetlosne zrake može se obrnuti, za razliku od prethodne slike. Ako pretpostavimo da se izvor svjetlosti nalazi u žarištu konkavnog zrcala, snop svjetlosti koji emitira objekt reflektira se od površine konkavnog zrcala. Smjer reflektiranog svjetlosnog snopa paralelan je glavnoj osi konkavnog zrcala. To je temeljni princip korištenja konkavnih zrcala na svjetiljkama, automobilskim farovima ili drugim reflektorima, te korištenje konkavnih zrcala u solarnim elektranama.
Na temelju gornjeg objašnjenja može se zaključiti da ako postoji izvor svjetlosti smješten u žarišnoj točki konkavnog zrcala,
Snop svjetlosti koji emitira objekt reflektira se od površine konkavnog zrcala, gdje je reflektirani snop svjetlosti paralelan s glavnom osi konkavnog zrcala. Obrnuto, ako je objekt na velikoj udaljenosti, slika objekta nalazi se u žarištu konkavnog zrcala. Ako vrlo udaljeni objekt ima sliku u žarištu, gdje je slika objekta ako je udaljenost objekta od površine zrcala konačna ili blizu? Da biste to razumjeli, proučite temu stvaranja slike konkavnim zrcalom.
Žarišna duljina konkavnog zrcala
Žarišna duljina (f) je udaljenost između žarišne točke (F) i konkavne površine zrcala. U nastavku je objašnjeno kako odrediti žarišnu duljinu konkavnog zrcala pomoću upadnih svjetlosnih zraka i reflektiranih svjetlosnih zraka.
Točka C je središte zakrivljenosti konkavnog zrcala. Žarišna duljina konkavnog zrcala je f (žarišna duljina = f = FQ), a polumjer zakrivljenosti konkavnog zrcala je r (polumjer zakrivljenosti = r = CQ = CP).
Upadne svjetlosne zrake udaraju u konkavno zrcalo na P, a zatim se reflektiraju prema žarišnoj točki F. Isprekidana linija CP je normala. Dolazne svjetlosne zrake i reflektirane svjetlosne zrake ispunjavaju zakon refleksije svjetlosti, gdje je kut upada (θ) jednak kutu refleksije (θ), a taj kut je jednak kutu trokuta PCQ (θ). Kut trokuta PCQ jednak je kutu trokuta CPF. Stoga je trokut PFC jednakostraničan trokut. Budući da je trokut PFC jednakostraničan trokut, duljina PF jednaka je duljini CF. Pod pretpostavkom da je širina zrcala manja od polumjera zakrivljenosti zrcala, duljina PF smatra se jednakom duljini FQ. Budući da je CF = PF i PF = FQ, tada je CQ = 2CF = 2FQ. CQ = r = polumjer zakrivljenosti konkavnog zrcala i FQ = f = žarišna duljina konkavnog zrcala. Dakle, može se zaključiti da je polumjer zakrivljenosti konkavnog zrcala (r) = 2 x žarišna duljina (f) konkavnog zrcala. Matematički:
r = 2f ili f = r / 2
Formiranje slike pomoću konkavnog zrcala
Ravna zrcala mogu formirati samo virtualnu sliku, dok konkavna zrcala mogu formirati stvarnu i virtualnu sliku. Slika objekta je stvarna ili virtualna, ovisno o udaljenosti objekta od površine konkavnog zrcala.
a to je detaljno objašnjeno u temi o formiranju slike pomoću konkavnog zrcala.
Prava slika
Slika je stvarna ako reflektirana svjetlosna zraka prelazi točku u kojoj se slika nalazi. Ako se zaslon postavi na mjesto gdje se nalazi stvarna slika, na zaslonu će se pojaviti svjetlosna zraka, a ta svjetlosna zraka ima oblik predmeta. Postojanje stvarnih slika koje tvore konkavna zrcala razlog je zašto se konkavna zrcala koriste u astronomskim teleskopima. Što se tiče leće, znat ćete da je sposobnost leće da stvori stvarnu sliku razlog za upotrebu leće na optičkom teleskopu.
Virtualna slika
Slika je virtualna ako reflektirana svjetlosna zraka ne prolazi kroz točku u kojoj se slika nalazi. Ako se zaslon postavi na mjesto gdje se nalazi virtualna slika, na zaslonu nema vidljive svjetlosne zrake. Virtualna slika ne postoji, ali ljudsko oko vidi svjetlosnu zraku koja se kreće ravnom putanjom tako da izgleda kao da se svjetlost kreće ravno od točke u kojoj se nalazi slika.
