Определение выпуклого зеркала
Один из типов зеркал, используемых в повседневной жизни, — это выпуклые зеркала. Выпуклые зеркала имеют изогнутую форму, где зеркальная поверхность, отражающая свет, изогнута вперед.
Применение выпуклого зеркала
Если вы когда-либо видели зеркало заднего вида на мотоцикле или автомобиле, то, конечно же, уже знаете, для чего используются выпуклые зеркала в повседневной жизни. Эти зеркала используются в качестве зеркал заднего вида, потому что изображения, формируемые выпуклыми зеркалами, являются прямыми, и эти изображения меньше, чем объекты, что обеспечивает более широкий угол обзора. Помимо меньшего размера изображения, все изображения, формируемые выпуклыми зеркалами, являются виртуальными.
Фокусная точка выпуклого зеркала
Если поверхность зеркала, отражающего свет, подвергается воздействию очень удаленного объекта, например, солнечных лучей, то луч света, излучаемый Солнцем, будет отражен.
будет параллельна главной оси зеркала, как показано на рисунке ниже. Главная ось — это воображаемая линия, перпендикулярная центру зеркальной поверхности. На рисунке ниже главная ось совпадает с фокусной точкой (F) зеркала.
При падении света на поверхность зеркала каждый луч света подчиняется закону отражения света, согласно которому угол падения равен углу отражения. Если провести пунктирную линию от основания отраженного света, все пунктирные линии пересекаются в одной точке, и эта точка называется фокусом (F) зеркала.
Человеческий глаз воспринимает луч света, движущийся по прямой траектории, и весь отраженный свет так, как если бы он исходил из фокуса зеркала. Фокус — это точка изображения объекта, находящегося очень далеко от поверхности зеркала, например, Солнце, а его изображение является виртуальным.
Фокусное расстояние выпуклого зеркала
Фокусное расстояние (f) — это расстояние между фокусной точкой (F) и поверхностью зеркала. Точка C — центр кривизны зеркала. Фокусное расстояние выпуклого зеркала равно f (фокусное расстояние = f = FQ), а радиус кривизны выпуклого зеркала равен r (радиус кривизны = r = CQ = CP).
Падающий луч попадает на зеркало в точке P, затем отражается выпуклым зеркалом, при этом отраженный свет кажется исходящим из фокуса F. Пунктирная линия CP — нормаль. Падающий и отраженный свет подчиняются закону отражения света, согласно которому угол падения (θ) равен углу отражения (θ), а этот угол равен углу треугольника PCQ (θ). Угол треугольника PCQ совпадает с углом треугольника CPF, следовательно, треугольник PFC является равносторонним. Поскольку треугольник PFC является равносторонним, длина PF равна длине CF. Предполагая, что ширина зеркала меньше радиуса кривизны зеркала, длина PF считается равной длине FQ. Поскольку CF = PF и PF = FQ, то CQ = 2CF = 2FQ. CQ = r = радиус кривизны зеркала, а FQ = f = фокусное расстояние зеркала. Таким образом, можно заключить, что радиус кривизны выпуклого зеркала (r) = 2 × фокусное расстояние (f) выпуклого зеркала. Математически:
r = 2f или f = r / 2
Формирование изображения выпуклым зеркалом
Вогнутые зеркала могут формировать как действительные, так и мнимые изображения, тогда как выпуклые зеркала могут формировать только мнимые изображения. Вопросы формирования изображения объекта выпуклыми зеркалами подробно рассмотрены в разделе, посвященном формированию изображения выпуклым зеркалом.
Виртуальное изображение
Когда выпуклое зеркало отражает свет, падающий на его поверхность, направление отраженного света изменяется.
Кажется, что свет исходит из фокуса выпуклого зеркала и центра его кривизны. Поскольку свет не проходит за выпуклым зеркалом, образующееся изображение является мнимым. Если расположить экран так, чтобы образовалось мнимое изображение, на экране не будет никакого изображения. Мнимое изображение существует потому, что человеческий глаз видит лучи света, движущиеся прямо, и ему кажется, что лучи исходят из точки, где находится мнимое изображение.
