Definition av den konvexa spegeln
En typ av spegel som används i vardagen är den konvexa spegeln. Den konvexa spegeln har böjda former, där spegelytan, som reflekterar ljus, böjs framåt.
Användningsområden för den konvexa spegeln
Om du någonsin har sett en backspegel på en motorcykel eller bil känner du naturligtvis redan till användningen av konvexa speglar i vardagen. Speglarna används som backspeglar eftersom bilderna som bildas av konvexa speglar är upprättstående, och bilderna är mindre än objekt så att de har ett bredare synfält. Förutom den mindre bildstorleken är alla bilder som bildas av de konvexa speglarna virtuella.
Fokuspunkten för den konvexa spegeln
Om ytan på en spegel som reflekterar ljus utsätts för ett mycket avlägset föremål, såsom solstrålar, så kommer ljusstrålen som avges av solen att
kommer att vara parallell med spegelns huvudaxel, som visas i figuren nedan. Huvudaxeln är en imaginär linje vinkelrät mot spegelytans centrum. I figuren nedan sammanfaller huvudaxeln med spegelns fokuspunkt (F).
När ljusstrålen träffar en spegels yta uppfyller den principen om ljusreflektion, där infallsvinkeln är densamma som reflektionsvinkeln. Om den streckade linjen dras från basen av det reflekterade ljuset, skär alla streckade linjer varandra i samma punkt, och denna punkt kallas spegelns fokuspunkt (F).
Det mänskliga ögat ser ljusstrålen röra sig längs en rak bana och allt reflekterat ljus som om det kommer från en spegels fokuspunkt. Fokuspunkten är bildpunkten för ett objekt som är mycket långt från spegelns yta, till exempel är solen och bilden virtuella.
Brännvidden för den konvexa spegeln
Brännvidden (f) är avståndet mellan brännpunkten (F) och spegelytan. Punkt C är mittpunkten för spegelns krökning. Brännvidden för den konvexa spegeln är f (brännvidd = f = FQ) och krökningsradien för den konvexa spegeln är r (krökningsradie = r = CQ = CP).
Den inkommande strålen träffar en spegel på P och reflekteras sedan av den konvexa spegeln, där det reflekterade ljuset verkar komma från fokuspunkten F. Den streckade linjen CP är en normallinje. Det inkommande ljuset och det reflekterade ljuset uppfyller ljusreflektionslagen där infallsvinkeln (θ) är lika med reflektionsvinkeln (θ), och denna vinkel är lika med vinkeln för triangeln PCQ (θ). Vinkeln för triangeln PCQ är densamma som vinkeln för triangeln CPF, därför är PFC-triangeln en liksidig triangel. Eftersom PFC-triangeln är en liksidig triangel är längden på PF lika med längden på CF. Om spegelns bredd är mindre än spegelns krökningsradie anses längden på PF vara lika med längden på FQ. Eftersom CF = PF och PF = FQ är CQ = 2 CF = 2 FQ. CQ = r = spegelns krökningsradie och FQ = f = spegelns brännvidd. Således kan man dra slutsatsen att den konvexa spegelns krökningsradie (r) = 2x brännvidden (f) för den konvexa spegeln. Matematiskt sett:
r = 2f eller f = r / 2
Bildbildning med hjälp av den konvexa spegeln
Konkava speglar kan bilda verkliga och virtuella bilder, medan konvexa speglar bara kan bilda virtuella bilder. Bildbildningen av ett objekt med hjälp av konvexa speglar har förklarats i detalj i ämnet bildbildning med hjälp av konvexa speglar.
Virtuell bild
När en konvex spegel reflekterar ljuset som kommer mot den konvexa spegelytan, är det reflekterade ljusets riktning
verkar komma från den konvexa spegelns fokuspunkt och mittpunkten för den konvexa spegelns krökning. Eftersom ljus inte passerar bakom en konvex spegel är den bildade bilden en virtuell bild. Om du placerar skärmen i en position där det finns en virtuell bild, finns det ingen bild på skärmen. Den virtuella bilden existerar eftersom det mänskliga ögat ser ljusstrålar som rör sig rakt och ser ut som om strålarna kommer från den punkt där den virtuella bilden är.
