Definisjon av det konvekse speilet
En type speil som brukes i hverdagen er det konvekse speilet. Det konvekse speilet har buede former, der speiloverflaten, som reflekterer lys, bøyer seg fremover.
Bruk av det konvekse speilet
Hvis du noen gang har sett bakspeil på en motorsykkel eller bil, vet du selvfølgelig allerede hvordan konvekse speil brukes i hverdagen. Speil brukes som bakspeil fordi bildene som dannes av konvekse speil er oppreist, og bildene er mindre enn objekter, slik at de har et bredere synsfelt. I tillegg til den mindre bildestørrelsen, er alle bilder som dannes av de konvekse speilene virtuelle.
Fokuspunktet til det konvekse speilet
Hvis overflaten på et speil som reflekterer lys utsettes for et veldig fjerntliggende objekt, for eksempel solstråler, vil lysstrålen som sendes ut av solen
vil være parallell med speilets hovedakse, som vist i figuren nedenfor. Hovedaksen er en imaginær linje vinkelrett på sentrum av speilflaten. I figuren nedenfor sammenfaller hovedaksen med speilets fokuspunkt (F).
Når lysstrålen treffer overflaten av et speil, oppfyller den loven om lysrefleksjon, der innfallsvinkelen er den samme som refleksjonsvinkelen. Hvis den stiplede linjen tegnes fra bunnen av det reflekterte lyset, krysser alle de stiplede linjene hverandre i samme punkt, og dette punktet kalles speilets fokuspunkt (F).
Det menneskelige øyet ser lysstrålen bevege seg i en rett bane og alt det reflekterte lyset som om det kommer fra fokuspunktet i et speil. Fokuspunktet er bildepunktet til et objekt som er veldig langt fra speiloverflaten, for eksempel er solen og bildet virtuelle.
Brennvidden til det konvekse speilet
Brennvidden (f) er avstanden mellom brennpunktet (F) og speiloverflaten. Punkt C er midtpunktet for speilkrumningen. Brennvidden til det konvekse speilet er f (brennvidde = f = FQ) og krumningsradiusen til det konvekse speilet er r (krumningsradius = r = CQ = CP).
Den innkommende strålen treffer et speil på P og reflekteres deretter av det konvekse speilet, hvor det reflekterte lyset ser ut til å komme fra brennpunktet F. Den stiplede linjen CP er en normallinje. Det innkommende lyset og det reflekterte lyset oppfyller loven om lysrefleksjon der innfallsvinkelen (θ) er lik refleksjonsvinkelen (θ), og denne vinkelen er lik vinkelen til trekanten PCQ (θ). Vinkelen til trekanten 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 speilets bredde er mindre enn speilets krumningsradius, anses lengden på PF å være lik lengden på FQ. Fordi CF = PF og PF = FQ, er CQ = 2 CF = 2 FQ. CQ = r = speilets krumningsradius og FQ = f = speilets brennvidde. Dermed kan det konkluderes med at krumningsradiusen til det konvekse speilet (r) = 2 x brennvidden (f) til det konvekse speilet. Matematisk:
r = 2f eller f = r / 2
Bildedannelse av det konvekse speilet
Konkave speil kan danne reelle og virtuelle bilder, mens konvekse speil bare kan danne virtuelle bilder. Bildedannelsen av et objekt av konvekse speil er forklart i detalj i emnet bildedannelse av konvekse speil.
Virtuelt bilde
Når et konvekst speil reflekterer lyset som kommer mot den konvekse speiloverflaten, vil retningen på det reflekterte lyset
ser ut til å komme fra fokuspunktet til det konvekse speilet og midtpunktet for krumningen til det konvekse speilet. Fordi lys ikke passerer bak et konvekst speil, er bildet som dannes et virtuelt bilde. Hvis du plasserer skjermen i en posisjon der det er et virtuelt bilde, er det ikke noe bilde på skjermen. Det virtuelle bildet eksisterer fordi det menneskelige øyet ser lysstråler som beveger seg rett og ser ut som om strålene kommer fra punktet der det virtuelle bildet er.
