凹面鏡的光路圖

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如果一個物體位於一面凹面鏡前,凹面鏡會反射光線並形成該物體的像。若已知物體在凹面鏡前的位置,如何畫出物體的像呢?為了說明這一點,假設一個物體位於一面凹面鏡前,如下圖所示。

凹面鏡的光路圖 1橘色線 = 凹面鏡

藍線 = 主軸

箭頭(綠色)= 物體

R = 凹面鏡曲率中心

f = 凹面鏡的焦點

可以透過繪製穿過物體的所有光束來產生物體的影像,但這不太實用,因為這樣會用很多線條來表示光束。為了簡化操作,通常只選擇幾束光束來表示穿過物體的所有光束。由於這個過程涉及光的反射,因此在繪製影像時必須遵守光的反射定律。

光線圖

1 :

凹面鏡的光路圖 2入射到凹面鏡中的光線1或光束1平行於主軸,並接觸物體的上端。

然後經由凹面鏡反射,反射光束必須通過焦點(f)。所繪製的入射光線和反射光線必須滿足光的反射定律,即入射角等於反射角。

2 :

凹面鏡的光路圖 3照射到凹面鏡上的光線2或光束2被描繪成必須穿過焦點並接觸物體的上端。

再經由凹面鏡反射,反射光束必須平行於主軸。所繪製的入射光線和反射光線必須滿足光的反射定律,即入射角等於反射角。

3 :

凹面鏡的光路圖 4光線 3 或射向凹面鏡的光束 3 必須穿過凹面鏡曲率的中心點 (R) 且

光線照射到物體上端,再經由凹面鏡反射,反射光線與入射光線重合。所描述的入射光線和反射光線必須滿足光的反射定律,即入射角等於反射角。如果光束與反射光束重合,則光束必須垂直(90 °)。

凹面鏡穿過光束,使得入射角 90 °等於反射角 90 °。

成像(兩光)

物體的像可以用兩條光線繪製出來,如下圖所示。如果使用兩條光線,則有三種可能的象形。

射線 1 和射線 2

凹面鏡的光路圖 5

射線 1 和射線 3

凹面鏡的光路圖 6

射線 2 和射線 3

凹面鏡的光路圖 7

僅以兩條光線作圖時,成像方式需根據物體到凹面鏡的距離進行調整。如果物體到凹面鏡的距離如圖所示,則有三種方法可以用兩道光線作圖。如果物體到凹面鏡的距離與上圖不同,例如物體位於焦點和曲率中心之間,則只有兩種方法可以繪製。

如果用凹面鏡作圖,可以選擇一種方法,不必使用兩三種方法。

成像(三條光)

可以用三條光線來繪製物體的像,如下圖。

凹面鏡的光路圖 8

如果物體到凹面鏡的距離不像上面那樣,例如,物體位於凹面鏡和焦點之間,

如果物體位於凹面鏡的焦點和曲率中心之間,則物體的成像可以用上圖所示的三種方式繪製。成像方式只有兩種。請觀察凹面鏡成像的範例,其中物體與凹面鏡的距離變化,以了解凹面鏡的成像情況。