Definicija konkavnega ogledala
Ena vrsta ogledala, ki se uporablja v vsakdanjem življenju, je konkavno ogledalo. Konkavno ogledalo je ogledalo ukrivljene oblike, kjer zrcalna površina odbija svetlobne krivulje nazaj.
Uporaba konkavnega ogledala
Če želite kožo obraza opazovati jasneje in podrobneje, se približajte površini konkavnega ogledala, ki
odbija svetlobo, tako da je slika vašega obraza videti večja in so pore na obrazu jasno vidne. Slika vašega obraza je videti večja od vašega obraza, ker ogledalo poveča sliko, pri čemer se to zgodi, ko razdalja Razdalja vašega obraza iz konkavnega ogledala je manjša od goriščne razdalje ogledala. Ker lahko povečajo slike, jih ženske običajno uporabljajo za ličenje, moški pa za britje.
Ogledala se uporabljajo tudi v svetilkah in avtomobilskih žarometih. Uporaba ogledala na svetilki, avtomobilskih žarometih ali drugih reflektorjih je namenjena vzporedni osvetlitvi, tako da se lahko vse luči premikajo naravnost naprej. Če odprete stekleni sprednji pokrov svetilke in spustite konkavno ogledalo, bo nastala svetilka široka v vse smeri in ne bo mogla osvetliti predmetov ali cestnih površin na daljavo.
Poleg uporabe v svetilkah ali drugih reflektorjih se ogledala uporabljajo tudi v sončnih elektrarnah. V sončni elektrarni konkavno ogledalo zbira sončno svetlobo, vsa svetloba pa je usmerjena proti gorišču ogledala, kjer je v gorišču konkavno ogledalo nameščeno v posodi. Sončna svetloba se uporablja za izhlapevanje vode v posodi, kjer se para uporablja za pogon turbin, ki proizvajajo električno energijo.
Osrednja točka konkavnega ogledala
Če je površina konkavnega zrcala, ki odbija svetlobo, izpostavljena zelo oddaljenemu predmetu, kot je sonce, bo svetlobni žarek, ki ga oddaja sonce, vzporeden z glavno osjo konkavnega zrcala, kot je prikazano na spodnji sliki. Glavna os je namišljena premica, pravokotna na središče površine konkavnega zrcala. Na spodnji sliki se glavni osi ujemajo s presečiščem vseh odbitih svetlobnih žarkov.
Ko svetlobni žarek pade na površino konkavnega zrcala, se zanj uporablja zakon odboja svetlobe. Med vpadnimi in odbitimi svetlobnimi žarki je normala, pravokotna na površino zrcala, ki jo svetlobni žarek prehaja, vendar normala ni prikazana.
Kot med vpadnimi svetlobnimi žarki in normalo je enak kotu med odbitimi svetlobnimi žarki in normalo. Za razliko od ravnega ogledala, ki ima ravno površino, tako da so vse normale v isti smeri, normala konkavnega ogledala ni enosmerna, ker je površina konkavnega ogledala ukrivljena in ni ravna. Vsi odbiti žarki se sekajo v eni točki, ki sovpada z glavno osjo, imenovani goriščna točka (F). Z drugimi besedami, goriščna točka je slikovna točka predmeta, ki je zelo daleč od površine konkavnega ogledala, kot sta sonce in zvezde.
Na podlagi zakona odboja svetlobe se lahko smer svetlobnega snopa oziroma svetlobnega žarka obrne, v nasprotju s prejšnjo sliko. Če predpostavimo, da je vir svetlobe v gorišču konkavnega zrcala, se svetlobni snop, ki ga oddaja predmet, odbije od površine konkavnega zrcala. Smer odbitega svetlobnega snopa je vzporedna z glavno osjo konkavnega zrcala. To je temeljno načelo uporabe konkavnih zrcal v svetilkah, avtomobilskih žarometih ali drugih reflektorjih ter uporabe konkavnih zrcal v sončnih elektrarnah.
Na podlagi zgornje razlage lahko sklepamo, da če se v gorišču konkavnega zrcala nahaja vir svetlobe,
Svetlobni žarek, ki ga oddaja predmet, se odbije od površine konkavnega zrcala, kjer je odbiti svetlobni žarek vzporeden z glavno osjo konkavnega zrcala. Nasprotno pa, če je predmet na veliki razdalji, je slika predmeta v gorišču konkavnega zrcala. Če ima zelo oddaljen predmet sliko v gorišču, kje je slika predmeta, če je oddaljenost predmeta od površine zrcala končna ali blizu? Da bi to razumeli, preučite temo oblikovanje slike s konkavnim zrcalom.
Goriščna razdalja konkavnega zrcala
Goriščna razdalja (f) je razdalja med goriščno točko (F) in konkavno površino zrcala. V nadaljevanju je pojasnjeno, kako določiti goriščno razdaljo konkavnega zrcala z uporabo vpadnih in odbitih svetlobnih žarkov.
Točka C je središče ukrivljenosti konkavnega zrcala. Goriščna razdalja konkavnega zrcala je f (goriščna razdalja = f = FQ), polmer ukrivljenosti konkavnega zrcala pa je r (polmer ukrivljenosti = r = CQ = CP).
Vpadni svetlobni žarki zadenejo konkavno zrcalo na P in se nato odbijejo proti goriščni točki F. Črtkana črta CP je normala. Vpadni svetlobni žarki in odbiti svetlobni žarki izpolnjujejo zakon odboja svetlobe, kjer je vpadni kot (θ) enak kotu odboja (θ) in ta kot je enak kotu trikotnika PCQ (θ). Kot trikotnika PCQ je enak kotu trikotnika CPF. Zato je trikotnik PFC enakostranični trikotnik. Ker je trikotnik PFC enakostranični trikotnik, je dolžina PF enaka dolžini CF. Ob predpostavki, da je širina zrcala manjša od polmera ukrivljenosti zrcala, se dolžina PF šteje za enako dolžini FQ. Ker je CF = PF in PF = FQ, potem je CQ = 2CF = 2FQ. CQ = r = polmer ukrivljenosti konkavnega zrcala in FQ = f = goriščna razdalja konkavnega zrcala. Tako lahko sklepamo, da je polmer ukrivljenosti konkavnega zrcala (r) = 2 x goriščna razdalja (f) konkavnega zrcala. Matematično:
r = 2f ali f = r / 2
Oblikovanje slike s konkavnim zrcalom
Ravna ogledala lahko tvorijo le navidezno sliko, medtem ko lahko konkavna ogledala tvorijo tako realno kot navidezno sliko. Slika predmeta je resnična ali navidezna, odvisno od oddaljenosti predmeta od površine konkavnega ogledala.
in to je bilo podrobno pojasnjeno v temi oblikovanje slike s pomočjo konkavnega zrcala.
Prava slika
Slika je resnična, če odbiti svetlobni žarek prečka točko, kjer se slika nahaja. Če zaslon postavimo na mesto, kjer je resnična slika, se na zaslonu pojavi svetlobni žarek, ki ima obliko predmeta. Obstoj resničnih slik, ki jih tvorijo konkavna zrcala, je razlog, zakaj se konkavna zrcala uporabljajo v astronomskih teleskopih. Glede leče veste, da je sposobnost leče, da ustvari resnično sliko, razlog za uporabo leče v optičnem teleskopu.
Virtualna slika
Slika je virtualna, če odbiti svetlobni žarek ne prehaja skozi točko, kjer se slika nahaja. Če je zaslon postavljen na mesto, kjer se nahaja virtualna slika, na zaslonu ni vidnega svetlobnega žarka. Virtualna slika ne obstaja, vendar človeško oko vidi svetlobni žarek, ki se premika po ravni poti, tako da je videti, kot da se svetloba premika naravnost od točke, kjer se nahaja slika.
