Concave spiegel

Definitie van een concave spiegel

Een type spiegel dat in het dagelijks leven wordt gebruikt, is een concave spiegel. Concave spiegel Een concave spiegel is een gebogen spiegel, waarbij het spiegeloppervlak dat licht reflecteert naar achteren buigt. Om het beter te begrijpen, bekijk het beeld van een concave spiegel vanaf de zijkant.

Gebruik

Als je je gezichtshuid duidelijker en gedetailleerder wilt bekijken, houd je gezicht dan dicht bij het reflecterende oppervlak van een concave spiegel totdat je spiegelbeeld groter lijkt en je poriën duidelijk zichtbaar zijn. Je spiegelbeeld lijkt groter dan je gezicht omdat de spiegel het beeld vergroot. Dit gebeurt wanneer de afstand tussen je gezicht en de spiegel kleiner is dan de brandpuntsafstand van de spiegel. Bestudeer het onderwerp. concave spiegelbeeld Om dit beter te begrijpen: spiegels worden vaak door vrouwen gebruikt voor hun uiterlijke verzorging en door mannen om zich te scheren, omdat ze beelden vergroten.

Concave spiegels worden ook gebruikt in zaklampen en autokoplampen. Het doel van spiegels in zaklampen, autokoplampen of andere schijnwerpers is om het licht te paralleliseren, zodat al het licht recht vooruit schijnt. Als je het voorste glas van een zaklamp opent en de spiegel verwijdert, wordt het licht in alle richtingen verspreid en kan het objecten of wegdek op afstand niet verlichten. Het werkingsprincipe van spiegels in zaklampen of autokoplampen wordt later uitgelegd in de bespreking van het brandpunt van spiegels. Naast het gebruik in zaklampen en andere schijnwerpers worden spiegels ook gebruikt in zonne-energiecentrales. In zonne-energiecentrales vangen spiegels zonlicht op en richten al het licht naar het brandpunt van de spiegel, waar een reservoir is geplaatst. Zonlicht wordt gebruikt om water in het reservoir te verdampen, waarna de stoom een ​​turbine aandrijft om elektriciteit op te wekken.

Brandpunt

Als het oppervlak van een lichtreflecterende spiegel gericht is op een zeer ver object, bijvoorbeeld de zon, dan zal de lichtstraal van de zon evenwijdig aan het object staan. hoofdas spiegel, zoals weergegeven in de afbeelding hieronder. De hoofdas is een denkbeeldige lijn loodrecht op het midden van het spiegeloppervlak. In de afbeelding hieronder valt de hoofdas samen met het snijpunt van alle gereflecteerde lichtstralen.
Wanneer een lichtstraal of lichtbundel een spiegeloppervlak raakt, volgt deze de volgende wetmatigheid: wet van de reflectie van lichtTussen de invallende straal en de gereflecteerde straal bevindt zich een normaal die loodrecht staat op het spiegeloppervlak waar de lichtstraal doorheen gaat, maar deze normaal is niet getekend. De hoek tussen de invallende straal en de normaal is gelijk aan de hoek tussen de gereflecteerde straal en de normaal. In tegenstelling tot een vlakke spiegel, die een vlak oppervlak heeft waardoor alle normaallijnen in dezelfde richting wijzen, wijzen de normaallijnen bij een concave spiegel niet in dezelfde richting omdat het spiegeloppervlak gebogen is en niet vlak. Alle gereflecteerde stralen snijden elkaar in één punt dat samenvalt met de hoofdas, die het middelpunt wordt genoemd. focuspunt (F). Met andere woorden, het brandpunt is het beeldpunt van een object dat zich zeer ver van het spiegeloppervlak bevindt, bijvoorbeeld de zon en de sterren.
Gebaseerd op wet van de reflectie van lichtIn tegenstelling tot de vorige afbeelding kan de richting van de lichtbundel of lichtstralen omgekeerd worden. Als we aannemen dat een lichtbron zich in het brandpunt van de spiegel bevindt, dan raakt de door het object uitgezonden lichtbundel het spiegeloppervlak en wordt deze door het spiegeloppervlak gereflecteerd. De richting van de gereflecteerde lichtbundel is parallel aan de hoofdas van de concave spiegel. Dit is het basisprincipe achter het gebruik van spiegels in zaklampen, autokoplampen of andere schijnwerpers, en het gebruik van spiegels in zonne-energiecentrales.

Op basis van bovenstaande uitleg kan worden geconcludeerd dat als er een lichtbron in het brandpunt van de spiegel is geplaatst, de door het object uitgezonden lichtbundel door de spiegel wordt gereflecteerd, waarbij de gereflecteerde lichtbundel parallel loopt aan de hoofdas van de spiegel. Omgekeerd, als het object zich op grote afstand bevindt, bevindt het beeld van het object zich in het brandpunt van de concave spiegel. Als een object dat zich op grote afstand bevindt een beeld in het brandpunt heeft, waar bevindt het beeld van het object zich dan als de afstand van het object tot het spiegeloppervlak eindig of klein is? Om dit te begrijpen, kunt u het betreffende onderwerp bestuderen. concave spiegelbeeld En om het onderwerp sneller te begrijpen, bestudeer het eerst. speciale stralen van concave spiegels Dan formule voor de concave spiegel.

Brandpuntsafstand

De brandpuntsafstand (f) is de afstand tussen het brandpunt (F) en het oppervlak van een concave spiegel. Hieronder wordt uitgelegd hoe de brandpuntsafstand van een concave spiegel kan worden bepaald met behulp van een invallende en een gereflecteerde lichtstraal.
Punt C is het krommingsmiddelpunt van de concave spiegel. De brandpuntsafstand van de concave spiegel is f (brandpuntsafstand = f = FQ) en de kromtestraal van de concave spiegel is r (kromtestraal = r = CQ = CP).
De invallende lichtstraal raakt de concave spiegel in punt P en wordt gereflecteerd naar het brandpunt F. De stippellijn CP is de normaal. De invallende en gereflecteerde lichtstraal voldoen aan de wet van reflectie, waarbij de invalshoek (θ) gelijk is aan de reflectiehoek (θ) en deze hoek gelijk is aan de hoek van driehoek PCQ (θ). De hoek van driehoek PCQ is gelijk aan de hoek van driehoek CPF, dus driehoek PFC is een gelijkzijdige driehoek. Omdat driehoek PFC een gelijkzijdige driehoek is, is de lengte van PF gelijk aan de lengte van CF. Door aan te nemen dat de breedte van de spiegel kleiner is dan de kromtestraal van de spiegel, wordt de lengte van PF gelijkgesteld aan de lengte van FQ. Omdat CF = PF en PF = FQ, geldt CQ = 2CF = 2FQ. CQ = r = kromtestraal van de concave spiegel en FQ = f = brandpuntsafstand van de concave spiegel. Hieruit kan worden geconcludeerd dat de kromtestraal van de concave spiegel (r) = 2 x brandpuntsafstand (f) van de concave spiegel. Mathematisch:
r = 2f of f = r / 2
 
Schaduw
 
Een vlakke spiegel kan alleen een virtueel beeld vormen, terwijl een concave spiegel zowel reële als virtuele beelden kan vormen. Of het beeld van een object reëel of virtueel is, hangt af van de afstand van het object tot het oppervlak van de concave spiegel. Dit is in detail uitgelegd in het betreffende onderwerp. concave spiegelbeeld.

Echte schaduw

Een beeld is reëel als de gereflecteerde lichtbundel of -stralen door het punt gaan waar het beeld zich bevindt. Als een scherm zo geplaatst wordt dat er een reëel beeld verwacht wordt, verschijnt er een lichtbundel op het scherm die de vorm van het object aanneemt. Het bestaan ​​van een reëel beeld gevormd door een concave spiegel is de reden waarom concave spiegels in astronomische telescopen worden gebruikt. In het hoofdstuk over optische lenzen leer je dat het vermogen van een lens om een ​​reëel beeld te vormen de basis vormt voor het gebruik ervan in optische telescopen.

Maya's schaduw

Een beeld is virtueel als de gereflecteerde lichtstraal of -stralen niet door het punt gaan waar het beeld zich bevindt. Als een scherm zo geplaatst wordt dat een virtueel beeld verwacht wordt, zal er geen lichtstraal op het scherm zichtbaar zijn. Een virtueel/schijnbaar/vals beeld bestaat in werkelijkheid niet, maar het menselijk oog ziet het wel. lichtstraal Het licht beweegt in een rechte lijn, zodat het lijkt alsof het rechtstreeks van het punt komt waar de schaduw zich bevindt.