הגדרת המראה הקמורה
סוג אחד של מראה המשמשת בחיי היומיום היא מראה קמורה. למראה הקמורה יש צורות מעוקלות, כאשר משטח המראה, המחזיר אור, מתעקם קדימה.
שימושים במראה קמורה
אם אי פעם ראיתם מראת צד של אופנוע או מכונית, אתם כמובן כבר מכירים את השימוש במראות קמורות בחיי היומיום. המראות משמשות כמראות צד מכיוון שהתמונות שנוצרות על ידי מראות קמורות הן זקופות, והתמונות קטנות יותר מחפצים כך שיש להן טווח רחב יותר של תצוגות. בנוסף לגודל התמונה הקטן יותר, כל התמונות שנוצרות על ידי המראות הקמורות הן וירטואליות.
נקודת המוקד של המראה הקמורה
אם פני השטח של מראה המחזירה אור חשופים לעצם רחוק מאוד, כמו קרני שמש, אז קרן האור הנפלטת מהשמש
יהיה מקביל לציר הראשי של המראה, כפי שמוצג באיור למטה. הציר הראשי הוא קו דמיוני הניצב למרכז פני המראה. באיור למטה, הציר הראשי חופף לנקודת המוקד (F) של המראה.
כאשר קרן אור פוגעת במראה, כל קרן אור מקיימת את חוק החזרת האור, כאשר זווית הפגיעה זהה לזווית ההחזרה. אם הקו המקווקו נמשך מבסיס האור המוחזר, כל הקווים המקווקוים נחתכים באותה נקודה, ונקודה זו נקראת נקודת המוקד (F) של המראה.
העין האנושית רואה את קרן האור הנעה במסלול ישר ואת כל האור המוחזר כאילו מגיע מנקודת המוקד של מראה. נקודת המוקד היא נקודת הדימוי של עצם שנמצא רחוק מאוד מפני השטח של המראה, לדוגמה, השמש והתמונה הם וירטואליים.
אורך המוקד של המראה הקמורה
אורך המוקד (f) הוא המרחק בין נקודת המוקד (F) לבין משטח המראה. נקודה C היא נקודת המרכז של עקמומיות המראה. אורך המוקד של המראה הקמורה הוא f (אורך מוקד = f = FQ) ורדיוס העקמומיות של המראה הקמורה הוא r (רדיוס העקמומיות = r = CQ = CP).
קרן האור הנכנסת פוגעת במראה על P ואז מוחזרת על ידי המראה הקמורה, שם האור המוחזר נראה כאילו מגיע מנקודת המוקד F. הקו המקווקו CP הוא קו תקין. האור הנכנס והאור המוחזר מקיימים את חוק החזרת האור כאשר זווית הפגיעה (θ) שווה לזווית ההחזרה (θ), וזווית זו שווה לזווית המשולש PCQ (θ). זווית המשולש PCQ זהה לזווית המשולש CPF, לכן, משולש PFC הוא משולש שווה צלעות. מכיוון שמשולש PFC הוא משולש שווה צלעות, אורך PF שווה לאורך CF. בהנחה שרוחב המראה קטן מרדיוס העקמומיות של המראה, אורך PF נחשב שווה לאורך FQ. מכיוון ש-CF = PF ו-PF = FQ, אז CQ = 2 CF = 2 FQ. CQ = r = רדיוס העקמומיות של המראה ו-FQ = f = אורך המוקד של המראה. לפיכך, ניתן להסיק שרדיוס העקמומיות של המראה הקמורה (r) = אורך המוקד (f) כפול 2 של המראה הקמורה. מבחינה מתמטית:
r = 2f או f = r / 2
יצירת תמונה על ידי מראה קמורה
מראות קעורות יכולות ליצור תמונות אמיתיות ווירטואליות, בעוד שמראות קמורות יכולות ליצור רק תמונות וירטואליות. יצירת תמונה של אובייקט על ידי מראות קמורות הוסברה בפירוט בנושא יצירת תמונה על ידי מראה קמורה.
תמונה וירטואלית
כאשר מראה קמורה מחזירה את האור הנכנס לכיוון משטח המראה הקמורה, כיוון האור המוחזר
נראה כי האור מגיע מנקודת המוקד של המראה הקמורה ומנקודת המרכז של העקמומיות של המראה הקמורה. מכיוון שאור אינו עובר מאחורי מראה קמורה, התמונה שנוצרת היא תמונה וירטואלית. אם ממקמים את המסך במיקום שבו יש תמונה וירטואלית, אין תמונה על המסך. התמונה הווירטואלית קיימת משום שהעין האנושית רואה קרני אור הנעות ישר ונראית כאילו הקרניים מגיעות מהנקודה שבה נמצאת התמונה הווירטואלית.
