Definícia konvexného zrkadla
Jeden typ zrkadla používaný v každodennom živote je konvexné zrkadlo. Konvexné zrkadlo má zakrivené tvary, kde sa zrkadlový povrch, ktorý odráža svetlo, zakrivuje dopredu.
Použitie konvexného zrkadla
Ak ste niekedy videli spätné zrkadlo na motorke alebo v aute, určite už poznáte použitie konvexných zrkadiel v každodennom živote. Zrkadlá sa používajú ako spätné zrkadlá, pretože obrazy vytvorené konvexnými zrkadlami sú zvislé a sú menšie ako objekty, takže majú širší rozsah pohľadu. Okrem menšej veľkosti obrazu sú všetky obrazy vytvorené konvexnými zrkadlami virtuálne.
Ohnisko konvexného zrkadla
Ak je povrch zrkadla, ktoré odráža svetlo, vystavený veľmi vzdialenému objektu, ako sú slnečné lúče, potom svetelný lúč vyžarovaný slnkom
bude rovnobežná s hlavnou osou zrkadla, ako je znázornené na obrázku nižšie. Hlavná os je pomyselná čiara kolmá na stred zrkadlovej plochy. Na obrázku nižšie sa hlavná os zhoduje s ohniskom (F) zrkadla.
Keď dopadne na povrch zrkadla, každý svetelný lúč spĺňa zákon odrazu svetla, kde uhol dopadu je rovnaký ako uhol odrazu. Ak sa prerušovaná čiara nakreslí od základne odrazeného svetla, všetky prerušované čiary sa pretínajú v rovnakom bode a tento bod sa nazýva ohnisko (F) zrkadla.
Ľudské oko vidí svetelný lúč pohybujúci sa po priamej dráhe a všetko odrazené svetlo, akoby vychádzalo z ohniska zrkadla. Ohnisko je obrazový bod objektu, ktorý je veľmi ďaleko od povrchu zrkadla, napríklad slnko a obraz sú virtuálne.
Ohnisková vzdialenosť konvexného zrkadla
Ohnisková vzdialenosť (f) je vzdialenosť medzi ohniskom (F) a povrchom zrkadla. Bod C je stredový bod zakrivenia zrkadla. Ohnisková vzdialenosť konvexného zrkadla je f (ohnisková vzdialenosť = f = FQ) a polomer zakrivenia konvexného zrkadla je r (polomer zakrivenia = r = CQ = CP).
Prichádzajúci lúč dopadá na zrkadlo v bode P a potom sa odráža od konvexného zrkadla, kde odrazené svetlo akoby vychádzalo z ohniska F. Prerušovaná čiara CP je kolmica. Prichádzajúce svetlo a odrazené svetlo spĺňajú zákon odrazu svetla, kde uhol dopadu (θ) sa rovná uhlu odrazu (θ) a tento uhol sa rovná uhlu trojuholníka PCQ (θ). Uhol trojuholníka PCQ je rovnaký ako uhol trojuholníka CPF, preto je trojuholník PFC rovnostranný trojuholník. Keďže trojuholník PFC je rovnostranný trojuholník, dĺžka PF sa rovná dĺžke CF. Za predpokladu, že šírka zrkadla je menšia ako polomer zakrivenia zrkadla, dĺžka PF sa považuje za rovnú dĺžke FQ. Pretože CF = PF a PF = FQ, potom CQ = 2CF = 2FQ. CQ = r = polomer zakrivenia zrkadla a FQ = f = ohnisková vzdialenosť zrkadla. Možno teda konštatovať, že polomer zakrivenia konvexného zrkadla (r) = 2x ohnisková vzdialenosť (f) konvexného zrkadla. Matematicky:
r = 2f alebo f = r / 2
Tvorba obrazu konvexným zrkadlom
Konkávne zrkadlá môžu vytvárať skutočné aj virtuálne obrazy, zatiaľ čo konvexné zrkadlá môžu vytvárať iba virtuálne obrazy. Tvorba obrazu objektu konvexnými zrkadlami bola podrobne vysvetlená v téme o tvorbe obrazu konvexným zrkadlom.
Virtuálny obraz
Keď konvexné zrkadlo odráža svetlo prichádzajúce na konvexný zrkadlový povrch, smer odrazeného svetla
Zdá sa, že svetlo vychádza z ohniska konvexného zrkadla a stredu zakrivenia konvexného zrkadla. Pretože svetlo neprechádza za konvexné zrkadlo, vytvorený obraz je virtuálny obraz. Ak umiestnite obrazovku do polohy, kde je virtuálny obraz, na obrazovke sa žiadny obraz nezobrazí. Virtuálny obraz existuje, pretože ľudské oko vidí svetelné lúče pohybujúce sa priamo a vyzerá to, akoby lúče vychádzali z bodu, kde sa nachádza virtuálny obraz.
