Definisjon av et konkavt speil
En type speil som brukes i hverdagen er et konkavt speil. Et konkavt speil er et speil med en buet form, der speiloverflaten reflekterer lyset kurver bakover.
Bruk av det konkave speilet
Hvis du vil observere ansiktshuden din tydeligere og mer detaljert, lukk ansiktet mot overflaten av et konkavt speil som
reflekterer lys slik at bildet av ansiktet ditt ser større ut og porene i ansiktshuden kan sees tydelig. Bildet av ansiktet ditt ser større ut enn ansiktet ditt fordi speilet forstørrer bildet, noe som skjer når avstanden mellom ansiktet ditt og det konkave speilet er mindre enn speilets brennvidde. Fordi det kan forstørre bilder, brukes konkave speil vanligvis av kvinner til å pynte seg og av menn når de barberer seg.
Speilene brukes også i lommelykter og billykter. Bruken av et speil på en lommelykt, billykter eller andre spotlights er for å parallellisere lyset slik at alle lysene kan bevege seg rett frem. Hvis du åpner glassdekselet på lommelykten og slipper det konkave speilet, vil den resulterende lommelykten være bred i alle retninger og kan ikke belyse gjenstander eller veiflater på avstand.
I tillegg til å bli brukt i lommelykter eller andre spotlights, brukes speil også i solkraftverk. I et solkraftverk samler et konkavt speil sollys, og alt lys rettes mot speilets fokuspunkt, hvor det konkave speilet i fokuspunktet er plassert i en beholder. Sollys brukes til å fordampe vann i en beholder, hvor damp brukes til å drive turbiner som genererer elektrisk energi.
Fokuspunktet til det konkave speilet
Hvis overflaten av et konkavt speil som reflekterer lys eksponeres for et veldig fjerntliggende objekt, som for eksempel solen, vil lysstrålen som sendes ut av solen være parallell med hovedaksen til det konkave speilet, som vist i figuren nedenfor. Hovedaksen er en tenkt rett linje vinkelrett på midten av overflaten til det konkave speilet. I figuren nedenfor sammenfaller hovedakselinjene med skjæringspunktet mellom alle reflekterte lysstråler.
Når den treffer overflaten av det konkave speilet, følger hver lysstråle loven om lysrefleksjon. Mellom de innfallende lysstrålene og de reflekterte lysstrålene er det en normallinje vinkelrett på speiloverflaten som passerer av lysstrålen, men normallinjen er ikke vist.
Vinkelen mellom de innfallende lysstrålene og normallinjen er den samme som vinkelen mellom de reflekterte lysstrålene og normallinjen. I motsetning til et plant speil som har en flat overflate slik at alle normallinjene er i samme retning, er normallinjen til det konkave speilet ikke ensrettet fordi den konkave speiloverflaten er buet og ikke flat. Alle de reflekterte strålene skjærer hverandre i ett punkt som sammenfaller med hovedaksen, kalt fokuspunktet (F). Med andre ord er fokuspunktet bildepunktet til et objekt som er veldig langt fra overflaten til et konkavt speil, for eksempel solen og stjernene.
Basert på loven om lysrefleksjon kan retningen på lysstrålen eller lysstrålen reverseres, i motsetning til i det forrige bildet. Hvis man antas at en lyskilde er i fokuspunktet til det konkave speilet, reflekteres lysstrålen som sendes ut av objektet av overflaten til det konkave speilet. Retningen på den reflekterte lysstrålen er parallell med hovedaksen til det konkave speilet. Dette er det grunnleggende prinsippet bak bruken av konkave speil på lommelykter, billykter eller andre spotlights, bruken av konkave speil i solkraftverk.
Basert på forklaringen ovenfor kan det konkluderes med at hvis det er en lyskilde plassert i fokuspunktet til det konkave speilet,
Lysstrålen som sendes ut av objektet reflekteres av overflaten til det konkave speilet, der den reflekterte lysstrålen er parallell med hovedaksen til det konkave speilet. Omvendt, hvis objektet er i stor avstand, er bildet av objektet i fokuspunktet til det konkave speilet. Hvis et veldig langt unna objekt har et bilde i fokuspunktet, hvor er bildet av objektet hvis avstanden mellom objektet og speiloverflaten er endelig eller nær? For å forstå dette, vennligst studer emnet bildedannelse av det konkave speilet.
Brennvidden til det konkave speilet
Brennvidden (f) er avstanden mellom brennpunktet (F) og den konkave speiloverflaten. Følgende forklares hvordan man bestemmer brennvidden til et konkavt speil ved hjelp av de innfallende lysstrålene og de reflekterte lysstrålene.
Punkt C er sentrum for krumningen av det konkave speilet. Brennvidden til det konkave speilet er f (brennvidde = f = FQ), og krumningsradiusen til det konkave speilet er r (krumningsradius = r = CQ = CP).
De innfallende lysstrålene treffer det konkave speilet på P og reflekteres deretter mot brennpunktet F. Den stiplede linjen CP er normallinjen. De innkommende lysstrålene og de reflekterte lysstrålene oppfyller loven om lysrefleksjon, der innfallsvinkelen (θ) er lik refleksjonsvinkelen (θ), og denne vinkelen er lik vinkelen til trekanten PCQ (θ). Trekantvinkelen til PCQ er den samme som vinkelen til trekanten CPF. Derfor er PFC-trekanten en likesidet trekant. Fordi PFC-trekanten er en likesidet trekant, er lengden på PF lik lengden på CF. Forutsatt at speilbredden er mindre enn radiusen til speilkrumningen, anses lengden på PF å være lik lengden på FQ. Fordi CF = PF og PF = FQ, er CQ = 2 CF = 2 FQ. CQ = r = radiusen til krumningen til det konkave speilet og FQ = f = brennvidden til det konkave speilet. Dermed kan det konkluderes med at krumningsradiusen til det konkave speilet (r) = 2 x brennvidden (f) til det konkave speilet. Matematisk:
r = 2f eller f = r / 2
Bildedannelse av det konkave speilet
Plane speil kan bare danne det virtuelle bildet, mens konkave speil kan danne det reelle bildet og det virtuelle bildet. Bildet av et objekt er reelt eller virtuelt, avhengig av objektets avstand fra overflaten av det konkave speilet.
og dette har blitt forklart i detalj i emnet bildedannelsen av det konkave speilet.
Ekte bilde
Et bilde er ekte hvis den reflekterte lysstrålen krysser punktet der bildet befinner seg. Hvis en skjerm plasseres på en måte der det er et ekte bilde, vil det vises en lysstråle på skjermen, og denne lysstrålen har formen til et objekt. Eksistensen av ekte bilder dannet av de konkave speilene er grunnen til at de konkave speilene brukes i astronomiske teleskoper. Når det gjelder linsen, vet du at linsens evne til å skape et ekte bilde er grunnen til bruken av linsen på det optiske teleskopet.
Virtuelt bilde
Et bilde er virtuelt hvis den reflekterte lysstrålen ikke passerer gjennom punktet der bildet befinner seg. Hvis en skjerm plasseres på et sted der det er et virtuelt bilde, er det ingen synlig lysstråle på skjermen. Det virtuelle bildet eksisterer ikke, men det menneskelige øyet ser en lysstråle som beveger seg i en rett bane, slik at det ser ut som om lyset beveger seg rett fra punktet der bildet er.
