Definicja zwierciadła wypukłego
Jednym z rodzajów luster używanych na co dzień jest lustro wypukłe. Lustro wypukłe ma zakrzywione kształty, w których powierzchnia odbijająca światło jest wygięta do przodu.
Zastosowania zwierciadła wypukłego
Jeśli kiedykolwiek widziałeś lusterko wsteczne motocykla lub samochodu, z pewnością znasz już zastosowanie lusterek wypukłych w życiu codziennym. Lustra służą jako lusterka wsteczne, ponieważ obrazy w nich generowane są w pozycji pionowej, a ich rozmiar jest mniejszy niż w przypadku obiektów, co zapewnia szerszy zakres widzenia. Oprócz mniejszego rozmiaru obrazu, wszystkie obrazy wypukłe są pozorne.
Punkt centralny lustra wypukłego
Jeżeli powierzchnia lustra odbijająca światło zostanie wystawiona na działanie bardzo odległego obiektu, takiego jak promienie słoneczne, wówczas wiązka światła emitowana przez słońce
będzie równoległa do głównej osi lustra, jak pokazano na poniższym rysunku. Oś główna to wyimaginowana linia prostopadła do środka powierzchni lustra. Na poniższym rysunku oś główna pokrywa się z ogniskiem (F) lustra.
Każda wiązka światła padająca na powierzchnię lustra spełnia prawo odbicia, zgodnie z którym kąt padania jest równy kątowi odbicia. Jeśli linia przerywana zostanie poprowadzona od podstawy odbitego światła, wszystkie linie przerywane przecinają się w tym samym punkcie, który nazywany jest ogniskiem (F) lustra.
Ludzkie oko widzi wiązkę światła poruszającą się po linii prostej, a całe odbite światło wydaje się pochodzić z ogniska lustra. Ognisko to punkt obrazu obiektu, który znajduje się bardzo daleko od powierzchni lustra, na przykład słońce i obraz są pozorne.
Ogniskowa zwierciadła wypukłego
Ogniskowa (f) to odległość między ogniskiem (F) a powierzchnią lustra. Punkt C to środek krzywizny lustra. Ogniskowa lustra wypukłego wynosi f (ogniskowa = f = FQ), a promień krzywizny lustra wypukłego wynosi r (promień krzywizny = r = CQ = CP).
Promień padający trafia w lustro na P, a następnie odbija się od lustra wypukłego, gdzie światło odbite wydaje się pochodzić z ogniska F. Linia przerywana CP jest linią normalną. Światło padające i światło odbite spełniają prawo odbicia światła, gdzie kąt padania (θ) jest równy kątowi odbicia (θ), a ten kąt jest równy kątowi trójkąta PCQ (θ). Kąt trójkąta PCQ jest taki sam, jak kąt trójkąta CPF, zatem trójkąt PFC jest trójkątem równobocznym. Ponieważ trójkąt PFC jest trójkątem równobocznym, długość PF jest równa długości CF. Zakładając, że szerokość lustra jest mniejsza niż promień krzywizny lustra, długość PF jest uważana za równą długości FQ. Ponieważ CF = PF i PF = FQ, to CQ = 2 CF = 2 FQ. CQ = r = promień krzywizny zwierciadła, a FQ = f = ogniskowa zwierciadła. Można zatem wnioskować, że promień krzywizny zwierciadła wypukłego (r) = 2x ogniskowa (f) zwierciadła wypukłego. Matematycznie:
r = 2f lub f = r / 2
Tworzenie obrazu za pomocą zwierciadła wypukłego
Zwierciadła wklęsłe mogą tworzyć obrazy rzeczywiste i pozorne, natomiast zwierciadła wypukłe – jedynie obrazy pozorne. Kwestia tworzenia obrazu obiektu przez zwierciadła wypukłe została szczegółowo wyjaśniona w artykule poświęconym tworzeniu obrazu przez zwierciadło wypukłe.
Obraz wirtualny
Gdy lustro wypukłe odbija światło padające na powierzchnię lustra wypukłego, kierunek odbitego światła
Wydaje się, że światło pochodzi z ogniska zwierciadła wypukłego i środka krzywizny zwierciadła wypukłego. Ponieważ światło nie przechodzi za zwierciadłem wypukłym, powstający obraz jest obrazem pozornym. Jeśli umieścimy ekran w miejscu, w którym znajduje się obraz pozorny, na ekranie go nie będzie. Obraz pozorny istnieje, ponieważ ludzkie oko widzi promienie światła poruszające się prosto i wygląda tak, jakby pochodziły z punktu, w którym znajduje się obraz pozorny.
