Definiția unei oglinzi concave
Un tip de oglindă folosită în viața de zi cu zi este oglinda concavă. O oglindă concavă este o oglindă cu formă curbată, în care suprafața oglinzii reflectă lumina curbându-se înapoi.
Utilizări ale oglinzii concave
Dacă vrei să-ți observi pielea feței mai clar și mai detaliat, apropie-ți fața de suprafața unei oglinzi concave care
reflectă lumina astfel încât imaginea feței tale pare mai mare, iar porii pielii feței pot fi văzuți clar. Imaginea feței tale pare mai mare decât fața ta deoarece oglinda mărește imaginea, acest lucru se întâmplă atunci când distanța dintre fața ta și oglinda concavă este mai mică decât distanța focală a oglinzii. Deoarece pot mări imaginile, oglinzile concave sunt de obicei folosite de femei pentru a se îmbrăca elegant și de bărbați atunci când se bărbieresc.
Oglinzile sunt folosite și în lanterne și faruri auto. Utilizarea unei oglinzi pe o lanternă, faruri auto sau alte spoturi are rolul de a aprinde lumina în paralel, astfel încât toate luminile să se poată mișca drept înainte. Dacă deschideți capacul frontal din sticlă al lanternei și eliberați oglinda concavă, lanterna rezultată va fi largă în toate direcțiile și nu va putea ilumina obiecte sau suprafețe de drum la distanță.
Pe lângă faptul că sunt utilizate în lanterne sau alte reflectoare, oglinzile sunt folosite și în centralele solare. Într-o centrală solară, o oglindă concavă colectează lumina soarelui, iar toată lumina este direcționată către punctul focal al oglinzii, unde în punctul focal oglinda concavă este plasată într-un vas. Lumina soarelui este utilizată pentru a evapora apa dintr-un vas, unde aburul este folosit pentru a acționa turbinele generatoare de energie electrică.
Punctul focal al oglinzii concave
Dacă suprafața unei oglinzi concave care reflectă lumina este expusă unui obiect foarte îndepărtat, cum ar fi soarele, atunci fasciculul de lumină emis de soare va fi paralel cu axa principală a oglinzii concave, așa cum se arată în figura de mai jos. Axa principală este o linie dreaptă imaginară perpendiculară pe centrul suprafeței oglinzii concave. În figura de mai jos, liniile axei principale coincid cu punctul de intersecție al tuturor razelor de lumină reflectate.
Când atinge suprafața oglinzii concave, fiecare fascicul de lumină respectă legea reflexiei luminii. Între razele incidente și razele reflectate, există o linie normală perpendiculară pe suprafața oglinzii, pe lângă care trece raza de lumină, dar linia normală nu este reprezentată.
Unghiul dintre razele incidente și linia normală este același cu unghiul dintre razele reflectate și linia normală. Spre deosebire de o oglindă plană, care are o suprafață plană, astfel încât toate liniile normale sunt în aceeași direcție, linia normală a oglinzii concave nu este unidirecțională, deoarece suprafața oglinzii concave este curbată și nu plană. Toate razele reflectate se intersectează într-un punct care coincide cu axa principală, numit punct focal (F). Cu alte cuvinte, punctul focal este punctul de imagine al unui obiect care este foarte departe de suprafața unei oglinzi concave, cum ar fi soarele și stelele.
Pe baza legii reflexiei luminii, direcția fasciculului de lumină sau a razei de lumină poate fi inversată, spre deosebire de imaginea anterioară. Dacă se presupune că o sursă de lumină se află în punctul focal al oglinzii concave, fasciculul de lumină emis de obiect este reflectat de suprafața oglinzii concave. Direcția fasciculului de lumină reflectat este paralelă cu axa principală a oglinzii concave. Acesta este principiul fundamental din spatele utilizării oglinzilor concave pe lanterne, faruri auto sau alte spoturi, utilizarea oglinzilor concave în centralele solare.
Pe baza explicației de mai sus, se poate concluziona că, dacă există o sursă de lumină situată în punctul focal al oglinzii concave,
Fasciculul de lumină emis de obiect este reflectat de suprafața oglinzii concave, unde fasciculul de lumină reflectat este paralel cu axa principală a oglinzii concave. Invers, dacă obiectul se află la o distanță mare, imaginea obiectului se află în punctul focal al oglinzii concave. Dacă un obiect foarte îndepărtat are o imagine în punctul focal, unde este imaginea obiectului dacă distanța obiectului față de suprafața oglinzii este finită sau apropiată? Pentru a înțelege acest lucru, vă rugăm să studiați subiectul formării imaginii de către oglinda concavă.
Distanța focală a oglinzii concave
Distanța focală (f) este distanța dintre punctul focal (F) și suprafața oglinzii concave. În continuare se explică modul de determinare a distanței focale a unei oglinzi concave folosind razele de lumină incidente și razele de lumină reflectate.
Punctul C este centrul curburii oglinzii concave. Distanța focală a oglinzii concave este f (distanța focală = f = FQ), iar raza curburii oglinzii concave este r (raza curburii = r = CQ = CP).
Razele de lumină incidente lovesc oglinda concavă de pe P, apoi sunt reflectate către punctul focal F. Linia întreruptă CP este linia normală. Razele de lumină incidente și razele de lumină reflectate îndeplinesc legea reflexiei luminii, unde unghiul de incidență (θ) este egal cu unghiul de reflexie (θ), iar acest unghi este egal cu unghiul triunghiului PCQ (θ). Unghiul triunghiului PCQ este același cu unghiul triunghiului CPF. Prin urmare, triunghiul PFC este un triunghi echilateral. Deoarece triunghiul PFC este un triunghi echilateral, lungimea PF este egală cu lungimea CF. Presupunând că lățimea oglinzii este mai mică decât raza curburii oglinzii, lungimea PF este considerată egală cu lungimea FQ. Deoarece CF = PF și PF = FQ, atunci CQ = 2 CF = 2 FQ. CQ = r = raza curburii oglinzii concave și FQ = f = lungimea focală a oglinzii concave. Astfel, se poate concluziona că raza de curbură a oglinzii concave (r) = 2 x lungimea focală (f) a oglinzii concave. Matematic:
r = 2f sau f = r / 2
Formarea imaginii de către oglinda concavă
Oglinzile plane pot forma doar imaginea virtuală, în timp ce oglinzile concave pot forma atât imaginea reală, cât și imaginea virtuală. Imaginea unui obiect este reală sau virtuală, în funcție de distanța obiectului față de suprafața oglinzii concave.
și acest lucru a fost explicat în detaliu în tema formării imaginii de către oglinda concavă.
Imagine reală
O imagine este reală dacă fasciculul de lumină reflectat traversează punctul în care se află imaginea. Dacă un ecran este plasat într-o poziție în care există o imagine reală, pe ecran va apărea un fascicul de lumină, iar acest fascicul de lumină va avea forma unui obiect. Existența imaginilor reale formate de oglinzile concave este motivul pentru care oglinzile concave sunt utilizate în telescoapele astronomice. În ceea ce privește lentila, veți ști că capacitatea unei lentile de a crea o imagine reală este motivul utilizării lentilei pe telescopul optic.
Imagine virtuală
O imagine este virtuală dacă fasciculul de lumină reflectat nu trece prin punctul în care se află imaginea. Dacă un ecran este plasat într-o poziție în care există o imagine virtuală, nu există niciun fascicul de lumină vizibil pe ecran. Imaginea virtuală nu există, dar ochiul uman vede un fascicul de lumină care se mișcă în linie dreaptă, astfel încât pare că lumina se mișcă în linie dreaptă din punctul în care se află imaginea.
