Definizione dello specchio convesso
Un tipo di specchio utilizzato nella vita di tutti i giorni è lo specchio convesso. Lo specchio convesso ha una forma curva, in cui la superficie riflettente, che riflette la luce, si incurva in avanti.
Usi dello specchio convesso
Se avete mai visto lo specchietto retrovisore di una moto o di un'auto, sicuramente conoscete già l'utilità degli specchi convessi nella vita di tutti i giorni. Questi specchi vengono utilizzati come specchietti retrovisori perché le immagini che formano sono diritte e più piccole degli oggetti, offrendo così un campo visivo più ampio. Oltre alle dimensioni ridotte, tutte le immagini formate dagli specchi convessi sono virtuali.
Il punto focale dello specchio convesso
Se la superficie di uno specchio che riflette la luce è esposta a un oggetto molto distante come i raggi del Sole, allora il fascio di luce emesso dal sole
sarà parallelo all'asse principale dello specchio, come mostrato nella figura sottostante. L'asse principale è una linea immaginaria perpendicolare al centro della superficie dello specchio. Nella figura sottostante, l'asse principale coincide con il punto focale (F) dello specchio.
Quando un raggio di luce colpisce la superficie di uno specchio, ogni fascio di luce obbedisce alla legge della riflessione, per cui l'angolo di incidenza è uguale all'angolo di riflessione. Se si traccia una linea tratteggiata a partire dalla base della luce riflessa, tutte le linee tratteggiate si intersecano nello stesso punto, che viene chiamato punto focale (F) dello specchio.
L'occhio umano vede il raggio di luce che si muove lungo un percorso rettilineo e tutta la luce riflessa come se provenisse dal punto focale di uno specchio. Il punto focale è il punto immagine di un oggetto molto distante dalla superficie dello specchio; ad esempio, il sole e la sua immagine sono virtuali.
La lunghezza focale dello specchio convesso
La lunghezza focale (f) è la distanza tra il punto focale (F) e la superficie dello specchio. Il punto C è il centro della curvatura dello specchio. La lunghezza focale dello specchio convesso è f (lunghezza focale = f = FQ) e il raggio di curvatura dello specchio convesso è r (raggio di curvatura = r = CQ = CP).
Il raggio incidente colpisce uno specchio in P e viene riflesso dallo specchio convesso, dove la luce riflessa sembra provenire dal punto focale F. La linea tratteggiata CP è una normale. La luce incidente e la luce riflessa soddisfano la legge della riflessione della luce, per cui l'angolo di incidenza (θ) è uguale all'angolo di riflessione (θ), e questo angolo è uguale all'angolo del triangolo PCQ (θ). L'angolo del triangolo PCQ è uguale all'angolo del triangolo CPF, quindi il triangolo PFC è un triangolo equilatero. Poiché il triangolo PFC è un triangolo equilatero, la lunghezza di PF è uguale alla lunghezza di CF. Supponendo che la larghezza dello specchio sia minore del raggio di curvatura dello specchio, la lunghezza di PF è considerata uguale alla lunghezza di FQ. Poiché CF = PF e PF = FQ, allora CQ = 2 CF = 2 FQ. CQ = r = raggio di curvatura dello specchio e FQ = f = lunghezza focale dello specchio. Si può quindi concludere che il raggio di curvatura dello specchio convesso (r) = 2 x lunghezza focale (f) dello specchio convesso. Matematicamente:
r = 2f oppure f = r / 2
Formazione dell'immagine tramite lo specchio convesso
Gli specchi concavi possono formare immagini reali e virtuali, mentre gli specchi convessi possono formare solo immagini virtuali. La formazione dell'immagine di un oggetto da parte degli specchi convessi è stata spiegata in dettaglio nell'argomento relativo alla formazione dell'immagine tramite specchio convesso.
Immagine virtuale
Quando uno specchio convesso riflette la luce che arriva verso la superficie dello specchio convesso, la direzione della luce riflessa
Sembra che l'immagine provenga dal punto focale dello specchio convesso e dal punto centrale della curvatura dello specchio convesso. Poiché la luce non passa dietro uno specchio convesso, l'immagine che si forma è un'immagine virtuale. Se si posiziona lo schermo in un punto in cui si forma un'immagine virtuale, sullo schermo non c'è alcuna immagine. L'immagine virtuale esiste perché l'occhio umano percepisce raggi di luce che si muovono in linea retta e sembra che i raggi provengano dal punto in cui si trova l'immagine virtuale.
