Σφαιρικός καθρέφτης | Όλες οι σημαντικές έννοιες και 10+ συχνές ερωτήσεις

ΣΦΕΡΙΚΑ ΚΑΘΡΕΦΤΕΣ

 

Τι είναι ένας σφαιρικός καθρέφτης; | Ορίστε τον σφαιρικό καθρέφτη

Ορισμός σφαιρικού καθρέφτη:

Ορισμένοι καθρέπτες έχουν σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε η ανακλώσα επιφάνεια τους να είναι καμπυλωμένη. Οι σφαιρικοί καθρέφτες είναι μια παραλλαγή του καμπύλου καθρέφτη που έχει τις ανακλαστικές επιφάνειές τους σε σχήμα τμήματος σφαίρας.

Κυρτός σφαιρικός καθρέφτης

Πρόκειται για έναν σφαιρικό καθρέφτη με καμπύλη επιφάνεια.

Διαφορετικοί τύποι σφαιρικών καθρεπτών | Δύο τύποι σφαιρικού καθρέφτη:

Οι καμπύλοι καθρέφτες έχουν γενικά τις επιφάνειές τους σε δύο σχέδια:

  • Κυρτή επιφάνεια που έχει μια έξοδο προς τα έξω.
  • Κοίλη επιφάνεια που έχει μια εσωτερική ύφεση.

Παράδειγμα σφαιρικού καθρέφτη

Υπάρχουν δύο τύποι σφαιρικοί καθρέπτες, κοίλοι και κυρτοί, Εκτός από τις σφαιρικές επιφάνειες, ο καμπύλος καθρέφτης βρίσκεται επίσης σε κάποια άλλα σχήματα όπως οι παραβολικοί καθρέπτες και άλλες καμπύλες επιφάνειες.

Διαφορά μεταξύ επίπεδου καθρέφτη και σφαιρικού καθρέφτη | Διάκριση μεταξύ κοίλων και κυρτών σφαιρικών καθρεφτών

Τι είναι ένας κοίλος καθρέφτης;

Ορισμός κοίλου σφαιρικού καθρέφτη:

Ένας κοίλος καθρέφτης είναι επίσης γνωστός ως συγκλίνων καθρέφτης καθώς είναι ικανός να συγκλίνει τις ακτίνες φωτός σε ένα σημείο. Ένας κοίλος σφαιρικός καθρέφτης έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε η ανακλώσα επιφάνεια να πιέζεται προς τα μέσα, δηλαδή το προσπίπτον φως πρέπει να ταξιδεύει λίγο περισσότερο για να φτάσει στο κέντρο του καθρέφτη και λιγότερο για να φτάσει στο περιθώριο του καθρέφτη και οι ακτίνες φωτός συγκλίνουν προς τα μέσα στην εστιακή σημείο του κοίλου καθρέφτη. Αυτοί οι καθρέφτες χρησιμοποιούνται ειδικά για την εστίαση των ακτίνων φωτός.

Το σχέδιο απεικόνισης των κοίλων καθρεπτών είναι διαφορετικό από αυτό των κυρτών καθρεφτών. Σε κοίλους καθρέπτες η μορφή εικόνας διαφέρει ανάλογα με την απόσταση μεταξύ του σφαιρικού κοίλου καθρέφτη και της θέσης του αντικειμένου. Το προσπίπτον φως που πέφτει σε διαφορετικά σημεία στον καθρέφτη αντανακλάται από τον καθρέφτη σε διαφορετικές γωνίες, επειδή το φυσιολογικό σε κάθε σημείο του καθρέφτη είναι διαφορετικό. Ο κοίλος καθρέφτης είναι ικανός να παράγει τόσο πραγματικές όσο και εικονικές εικόνες, για αυτόν τον τύπο καθρέφτη, η εστίαση (F) και το κέντρο καμπυλότητας (C) βρίσκονται έξω από τον καθρέφτη και ορίζονται ως "Πραγματικά σημεία".

Διάγραμμα σφαιρικού καθρέφτη - κοίλος σφαιρικός καθρέφτης εικόνα

κοίλος σφαιρικός καθρέφτης
Κοίλος καθρέφτης. Πηγή εικόνας: Εγώ, Κρόνχολμ144Κοίλος καθρέφτηςCC BY-SA 3.0

Ποιες είναι οι χρήσεις ενός κοίλου καθρέφτη;

Εφαρμογή σφαιρικού καθρέφτη (κοίλο):

  • Τα ανακλαστικά τηλεσκόπια σχεδιάζονται χρησιμοποιώντας έναν ή περισσότερους κοίλους καθρέφτες.
  • Αυτοί οι καθρέφτες βοηθούν στην παραγωγή μεγεθυσμένων εικόνων αντικειμένων και, ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται ως καθρέφτες μακιγιάζ ή ξυρίσματος.
  • Σε ορισμένες εφαρμογές φωτισμού, ο λαμπτήρας τοποθετείται στο εστιακό σημείο του κοίλου καθρέφτη και το φως κατευθύνεται από το εστιακό σημείο στη συνέχεια ανακλάται προς τα έξω μετά το χτύπημα του καθρέφτη. Αυτή η εφαρμογή εμφανίζεται σε φακούς, προβολείς και προβολείς.
  • Κατά καιρούς, οι κοίλοι καθρέπτες χρησιμοποιούνται επίσης για τη συγκέντρωση της ηλιακής ενέργειας συγκλίζοντας το προσπίπτον φως του ήλιου από μια μεγάλη περιοχή σε ένα μικρό σημείο.
  • Τα λέιζερ χρησιμοποιούν επίσης κοίλους καθρέπτες για την κατασκευή οπτικών κοιλοτήτων. αυτό είναι απαραίτητο για τη χάραξη δράσης.
  • Λόγω της ικανότητας των κοίλων καθρεφτών να σχηματίζουν μεγεθυμένες εικόνες, χρησιμοποιείται από τους οδοντιάτρους ως οδοντιατρικούς καθρέφτες.
  • Οι σύγχρονοι μεταφορείς αεροσκαφών ενσωματώνουν επίσης κοίλους σφαιρικούς καθρέφτες στη διάταξη ενίσχυσης προσγείωσης καθρεφτών.

Αντανάκλαση στους σφαιρικούς καθρέφτες

Σχηματισμός εικόνας από κοίλο καθρέφτη

Οι κοίλοι καθρέπτες μπορούν να δημιουργήσουν πραγματική και εικονική εικόνα ανάλογα με την απόσταση του αντικειμένου από τη θέση του καθρέφτη.

  1. Όταν το αντικείμενο τοποθετείται μεταξύ του καθρέφτη και του εστιακού σημείου (F), η εικόνα που σχηματίζεται είναι εικονικό, όρθιο και μεγεθυντικό και η εικόνα θα σχηματιστεί πίσω από τον καθρέφτη.
  2. Όταν το αντικείμενο τοποθετείται στο εστιακό σημείο, Οι ανακλώμενες ακτίνες φωτός ακολουθούν παράλληλη διάδοση και λέγεται ότι συναντώνται στο άπειρο. Ως εκ τούτου, η εικόνα λέγεται ότι σχηματίζεται στο άπειρο με μεγάλη μεγέθυνση. Η εικόνα μπορεί να είναι πραγματική ή εικονική ανάλογα με το αν το αντικείμενο πλησιάζει την εστίαση από τον καθρέφτη ή από το κέντρο της καμπυλότητας.
  3.  Όταν το αντικείμενο βρίσκεται μεταξύ του κέντρου καμπυλότητας (C) και του εστιακού σημείου (F), η εικόνα που δημιουργήθηκε είναι πραγματική, αντιστροφή και μεγεθυντική φύση, και αυτή η εικόνα συνήθως σχηματίζεται πέρα από το κέντρο καμπυλότητας. 
  4. Εάν το αντικείμενο βρίσκεται στο κέντρο της καμπυλότητας του καθρέφτη, τότε η σχηματισμένη εικόνα είναι πραγματικό, ανεστραμμένο, και έχει το ίδιο μέγεθος ως αντικείμενο και θα δημιουργηθεί σχετικά με την κέντρο καμπυλότητας Itself. 
  5. Εάν το αντικείμενο είναι τοποθετημένο μακριά από το κέντρο της καμπυλότητας του καθρέφτη, τότε η σχηματισμένη εικόνα είναι πραγματικό, ανεστραμμένο και μειωμένο, και η εικόνα θα διαμορφωθεί μεταξύ του κέντρου καμπυλότητας και της εστίασης. 
  6. Εάν το αντικείμενο βρίσκεται στο άπειρο,  τότε η σχηματισμένη εικόνα είναι πραγματικό, ανεστραμμένο και με μέγεθος σημείου και θα δημιουργηθεί στο επίκεντρο. 

Διάγραμμα κοίλου σφαιρικού καθρέφτη | Αντανάκλαση του φωτός από σφαιρικούς καθρέφτες - κοίλος τύπος

(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Πηγή εικόνας: Εγώ, Κρόνχολμ144 CC BY-SA 3.0 Αρχείο: Concavemirror raydiagram 2FE.svg Μεταφορτώθηκε: 5 Ιουλίου 2007

Τι είναι ένας κυρτός καθρέφτης;

Ορισμός κυρτού σφαιρικού καθρέφτη:

Ένας κυρτός καθρέφτης είναι επίσης γνωστός ως αποκλίνων καθρέφτης καθώς είναι ικανός να αποκλίνει ή να εξαπλώνει ακτίνες φωτός από ένα σημείο. Ένας κυρτός σφαιρικός καθρέφτης έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε η ανακλώσα επιφάνεια να διογκώνεται προς τα έξω, δηλαδή το προσπίπτον φως πρέπει να ταξιδεύει λίγο περισσότερο για να φτάσει στο περιθώριο του καθρέφτη και λιγότερο για να φτάσει στο κέντρο του καθρέφτη. Οι ακτίνες φωτός φαίνεται να αποκλίνουν προς τα έξω από το σημείο εστίασης του κυρτού καθρέφτη. Αυτοί οι καθρέφτες χρησιμοποιούνται ειδικά για αποκλίνουσες ακτίνες φωτός.

Οι κυρτοί καθρέφτες μπορούν να παράγουν εικονικές εικόνες μόνο. Η εστίαση και το κέντρο της καμπυλότητας του κυρτού καθρέφτη παραμένει μέσα στον καθρέφτη και γενικά ονομάζονται «φανταστικά σημεία». Η εικόνα που παράγεται φαίνεται να υπάρχει μέσα στον καθρέφτη και δεν μπορεί να προβάλλεται σε οθόνη και το μέγεθος της μορφοποιημένης εικόνας είναι πάντα μικρότερο από το μέγεθος του αντικειμένου, αλλά το μέγεθος της μορφής εικόνας θα αυξηθεί εάν η απόσταση του αντικειμένου μειωθεί από τη θέση του καθρέφτη. Το προσπίπτον φως που πέφτει σε διαφορετικά σημεία στον καθρέφτη αντανακλάται από τον καθρέφτη σε διαφορετικές γωνίες, επειδή το κανονικό σε κάθε σημείο του καθρέφτη είναι διαφορετικό.

Κυρτός καθρέφτης. Πηγή εικόνας: Εγώ, Κρόνχολμ144Κυρτός καθρέφτηςCC BY-SA 3.0

Ποιες είναι οι χρήσεις των κυρτών καθρεφτών;

Εφαρμογή σφαιρικού καθρέφτη (κυρτό):

  • Ο πίσω καθρέφτης που χρησιμοποιείται στα οχήματα είναι συνήθως κυρτοί καθρέφτες, καθώς αυτοί οι καθρέφτες παρέχουν ευρύτερη οπτική γωνία και όρθιες εικόνες. Ωστόσο, αυτές οι εικόνες μπορεί να είναι παραπλανητικές και τα αντικείμενα μπορεί να φαίνονται πιο μακριά από ό, τι στην πραγματικότητα.
  • Το ευρύτερο οπτικό πεδίο αυτών των καθρεπτών το καθιστά κατάλληλο ως καθρέφτες ασφαλείας που χρησιμοποιούνται σε κτιριακούς διαδρόμους, νοσοκομεία, γραφεία, ξενοδοχεία, σχολεία, εμπορικά κέντρα, συγκροτήματα διαμερισμάτων κ.λπ. Αυτοί οι καθρέφτες δείχνουν εάν υπάρχει κάποιο εμπόδιο στο δρόμο μπροστά.
  • Οι κυρτοί καθρέπτες είναι επίσης τοποθετημένοι σε έναν πόλο σε δρόμους, δρόμους, σοκάκια και γέφυρες όταν υπάρχει οποιοδήποτε είδος απόφραξης, απότομη στροφή, στενοί δρόμοι κ.λπ. Αυτοί οι καθρέφτες βοηθούν στην αποφυγή ατυχημάτων που συμβαίνουν όταν ο οδηγός δεν μπορεί να δει τις στροφές ή ένα εισερχόμενο αυτοκίνητο από την αντίθετη πλευρά σωστά.
  • Οι αυτόματες ταμειολογιστικές μηχανές ή ATM διαθέτουν επίσης κυρτούς καθρέφτες τοποθετημένους στην επάνω αριστερή ή δεξιά γωνία, έτσι ώστε οι χρήστες να μπορούν να γνωρίζουν τι συμβαίνει πίσω τους. Αυτοί οι καθρέφτες σχηματίζουν μικρότερες εικόνες και, ως εκ τούτου, παρέχουν μια πολύ μεγαλύτερη περιοχή παρατήρησης.

Πώς σχηματίζεται η εικόνα από το Spherical Mirror;

Σχηματισμός εικόνας από κυρτό καθρέφτη

Ο κυρτός καθρέφτης μπορεί να παράγει εικονικές εικόνες μόνο, δηλαδή οι ακτίνες φωτός που προέρχονται από το αντικείμενο δεν περνούν στην πραγματικότητα από τη διαμορφωμένη εικόνα. Ωστόσο, εάν επεκτείνουμε τις ακτίνες φωτός, φαίνεται ότι περνούν μέσω της εικόνας και αυτός ο τύπος καθρέφτη σχηματίζει μικρότερες ή μειωμένες και όρθιες εικόνες.

Πηγή εικόνας: Εγώ, Κρόνχολμ144Convexmirror raydiagramCC BY-SA 3.0

Όταν, η απόσταση μεταξύ του αντικειμένου και του καθρέφτη μειώνεται, τότε το μέγεθος του καθρέφτη θα αυξηθεί. Στο σημείο όπου το αντικείμενο αγγίζει τον καθρέφτη, το μέγεθος της εικόνας είναι σχεδόν ίσο με το μέγεθος του αντικειμένου. Όταν οι εκτεταμένες ακτίνες φωτός φαίνεται να διέρχονται από την εστίαση, η εικόνα που σχηματίζεται έχει μέγεθος σημείου και το αντικείμενο λέγεται ότι τοποθετείται στο άπειρο.

Μέρη σφαιρικού καθρέφτη | Χαρακτηριστικά του σφαιρικού καθρέφτη | ιδιότητες του σφαιρικού καθρέφτη | Όροι σφαιρικού καθρέφτη:

Ορίστε το διάφραγμα του σφαιρικού καθρέφτη:

Ορίζεται ως το τμήμα του καθρέφτη που είναι διαθέσιμο για αλληλεπίδραση με τις ακτίνες φωτός, από αυτήν την ιδέα του μεγέθους διαφράγματος του καθρέφτη μπορεί να προβλεφθεί.

Ορίστε τον πόλο ενός σφαιρικού καθρέφτη:

Αυτό χαρακτηρίζεται από το κέντρο της συνολικής ανακλώσας επιφάνειας του καθρέφτη.

Ορίστε την κύρια εστίαση ενός σφαιρικού καθρέφτη | Εστιακό σημείο του σφαιρικού καθρέφτη | Ορίστε την εστίαση ενός σφαιρικού καθρέφτη

Αυτό βρίσκεται στον άξονα ενός σφαιρικού καθρέφτη, όπου μετά την αντανάκλαση των ακτίνων φωτός παράλληλα προς τον άξονα θα συγκλίνουν ή θα αρχίσουν να συγκλίνουν.

Ορίστε το εστιακό μήκος ενός σφαιρικού καθρέφτη:

Ορίζεται ως η απόσταση από τον πόλο του καθρέφτη έως το σημείο στον κύριο άξονα όπου οι ακτίνες φωτός που εισέρχονται από το άπειρο συναντώνται ή φαίνεται ότι συναντιούνται μετά την ανάκλαση λόγω σφαιρικού καθρέφτη. 

Ορίστε το κέντρο καμπυλότητας ενός σφαιρικού καθρέφτη:  

Αυτό υποδηλώνει το κέντρο της σφαίρας του ότι ο σφαιρικός καθρέφτης είναι μέρος του, συνήθως υποδηλώνεται με το «C».

Ορίστε τον κύριο άξονα ενός σφαιρικού καθρέφτη:

Αυτό αναφέρεται σε συγκεκριμένη γραμμή που περνά μέσω του κέντρου καμπυλότητας-C, pole-P και εστίασης-F του σφαιρικού καθρέφτη.

Ορίστε την ακτίνα καμπυλότητας του σφαιρικού καθρέφτη:

Αυτό ορίζεται ως η απόσταση μεταξύ του πόλου του καθρέφτη και του κέντρου καμπυλότητας και είναι συνήθως διπλάσιο του εστιακού μήκους του καθρέφτη (2F).

Ορίστε τις οριακές ακτίνες:

Οι οριακές ακτίνες ορίζονται ως οι ακτίνες που χτυπούν τον σφαιρικό καθρέφτη αφού κάνουν τη μέγιστη γωνία από τον κύριο άξονα. Για υπολογισμούς γεωμετρικών οπτικών, οι περιθωριακές ακτίνες συχνά παραμελούνται.

Ορίστε τις παραξιακές ακτίνες:

Οι παραξιακές ακτίνες ορίζονται ως οι ακτίνες φωτός που χτυπούν τον σφαιρικό καθρέφτη αφού κάνουν γωνία μικρότερη ή ίση με 14 ° με τον κύριο άξονα. Για υπολογισμούς γεωμετρικών οπτικών, λαμβάνονται υπόψη μόνο οι παραξιακές ακτίνες.

Πώς να υπολογίσετε το εστιακό μήκος του σφαιρικού καθρέφτη;

Εξίσωση σφαιρικού καθρέφτη | Εξίσωση κοίλου σφαιρικού καθρέφτη

Συνήθως, το θεωρούμε αυτό για έναν σφαιρικό καθρέφτη

 f - εστιακό μήκος.

 do - απόσταση του αντικειμένου από τη θέση του σφαιρικού καθρέφτη.

di - απόσταση της εικόνας από τη θέση του σφαιρικού καθρέφτη.

Τύπος σφαιρικού καθρέφτη

Τώρα, σύμφωνα με την οπτική Gauss, η εξίσωση του σφαιρικού καθρέφτη, η συσχετιζόμενη απόσταση αντικειμένου, η απόσταση εικόνας και το εστιακό μήκος δίνεται από:

Εδώ, οι ακτίνες θεωρούνται παραξιακές και το άνοιγμα θεωρείται μικρό. Το φως εμφανίζεται στον καθρέφτη από την αριστερή πλευρά και η δεξιά πλευρά του καθρέφτη είναι ασημί.

Υπογράψτε τη σύμβαση των σφαιρικών καθρεπτών

Παραγωγή τύπου Spherical Mirror

  • Ο πόλος του σφαιρικού καθρέφτη σηματοδοτεί το σημείο εκκίνησης κάθε μετρημένης απόστασης.
  • Το εστιακό μήκος f και την ακτίνα καμπυλότητας 2f του σφαιρικού καθρέφτη θεωρείται αρνητικό για κυρτούς καθρέπτες και + ve για κοίλους καθρέπτες. Ομοίως, do di λαμβάνεται ως -ve όταν το αντικείμενο βρίσκεται μπροστά από τον καθρέφτη και η εικόνα που δημιουργήθηκε είναι πραγματική και di είναι + ve όταν η εικόνα είναι εικονική. Με άλλα λόγια, μπορούμε να πούμε ότι η δεξιά πλευρά του καθρέφτη λαμβάνεται ως + ve και η αριστερή πλευρά του καθρέφτη λαμβάνεται ως -ve. Καθώς το αντικείμενο είναι πάντα τοποθετημένο στην αριστερή κατεύθυνση, η απόσταση do είναι πάντα -ve.
  • Οι σωστές εικόνες θεωρούνται + ve και οι ανεστραμμένες εικόνες θεωρούνται -ve. Με άλλα λόγια, η απόσταση που υπολογίζεται παρακάτω (κατεύθυνση προς τα κάτω) ο κύριος άξονας λαμβάνεται ως + ve και η απόσταση που υπολογίζεται παραπάνω (κατεύθυνση προς τα πάνω) ο κύριος άξονας λαμβάνεται ως + ve.

Για κυρτούς καθρέφτες:

Το εστιακό μήκος, το σημείο εστίασης, το κέντρο καμπυλότητας, η ακτίνα καμπυλότητας και η απόσταση εικόνας είναι πάντα θετικά, καθώς όλα αυτά τα σημεία βρίσκονται στη δεξιά πλευρά της θέσης του καθρέφτη. Το μέγεθος της εικόνας είναι επίσης + ve καθώς ένας κυρτός καθρέφτης σχηματίζει μια εικονική εικόνα που είναι όρθια στη φύση, δηλαδή η εικόνα βρίσκεται πάνω από τον κύριο άξονα και η απόσταση του αντικειμένου είναι πάντα -ve καθώς το αντικείμενο τοποθετείται πάντα στην αριστερή πλευρά της θέσης του καθρέφτη .

Για κοίλους καθρέφτες:

Το εστιακό μήκος, το σημείο εστίασης, το κέντρο καμπυλότητας και η ακτίνα καμπυλότητας είναι πάντα αρνητικά, καθώς όλα αυτά τα σημεία βρίσκονται στην αριστερή πλευρά του καθρέφτη. Η απόσταση της εικόνας και το μέγεθος της εικόνας μπορεί να είναι αρνητικά ή θετικά ανάλογα με το πού βρίσκεται το αντικείμενο. di είναι θετικό όταν το αντικείμενο βρίσκεται μεταξύ του εστιακού σημείου και του πόλου και η εικόνα που σχηματίζεται είναι εικονική και όρθια. Για όλες τις άλλες περιπτώσεις, το μέγεθος της εικόνας είναι αρνητικό.

Τι είναι η διαμήκης μεγέθυνση του σφαιρικού καθρέφτη;

γραμμικός Μεγέθυνση σφαιρικών καθρεφτών:

Αυτό εκφράζεται από την αναλογία του ύψους της εικόνας προς το ύψος του αντικειμένου και για αυτήν την περίπτωση, έτσι εάν hi είναι το ύψος της σχηματισμένης εικόνας και ho είναι το ύψος του πραγματικού αντικειμένου, τότε η μεγέθυνση δίνεται από την εξίσωση:

Τύπος μεγέθυνσης για σφαιρικό καθρέφτη

Μεγέθυνση σφαιρικών καθρεφτών (m) = hi/h0

Η + ve μεγέθυνση (m) δηλώνει όρθιο σχηματισμό εικόνας και -ve μεγέθυνση (m) υποδηλώνει ανεστραμμένο σχηματισμό εικόνας και εάν η μεγέθυνση (m) είναι μικρότερη από μία, τότε η σχηματισμένη εικόνα μειώνεται στη φύση και εάν η μεγέθυνση (m) είναι περισσότερα από ένα, τότε η σχηματισμένη εικόνα μεγεθύνεται στη φύση.

Ποιες είναι οι εκτροπές των σφαιρικών καθρεφτών;

Οι σφαιρικοί καθρέφτες υποφέρουν από πέντε βασικούς τύπους εκτροπών:

Σφαιρικός καθρέφτης εκτροπής:

Η σφαιρική εκτροπή αναφέρεται στα σφάλματα απεικόνισης που προκαλούνται όταν οι ακτίνες περιθωρίου ή εκτός άξονα εκτρέπονται είτε περισσότερο ή λιγότερο σε σύγκριση με τις παραξιακές ή τις ακτίνες στον άξονα. Λόγω αυτού, τα εστιακά σημεία των οριακών ακτίνων και των παραξιακών ακτίνων δεν συμπίπτουν.

Χρωματική εκτροπή:

Η χρωματική εκτροπή αναφέρεται στα σφάλματα απεικόνισης που προκαλούνται όταν οι ακτίνες φωτός που έχουν διαφορετικά μήκη κύματος αντανακλώνται σε διαφορετικές γωνίες, με αποτέλεσμα ένα διαφορετικό σημείο εστίασης για κάθε μήκος κύματος.

Κωμική εκτροπή:

Η κωμική εκτροπή ή το κώμα αναφέρεται στα σφάλματα απεικόνισης που προκαλούνται όταν οι πηγές εκτός άξονα δείχνουν παραμορφώσεις. Τα σημεία εκτός άξονα επιμηκύνονται συχνά και φαίνεται να σχηματίζουν μια ουρά (κώμα) παρόμοια με το σχήμα ενός κομήτη.

Αστιγματισμός:

Ο αστιγματισμός αναφέρεται στα σφάλματα απεικόνισης που προκαλούνται όταν οι ακτίνες φωτός που διαδίδονται σε δύο διαφορετικά ορθογώνια επίπεδα έχουν διαφορετικά εστιακά σημεία.

Παραμόρφωση:

Η παραμόρφωση αναφέρεται στα σφάλματα απεικόνισης που προκαλούνται όταν υπάρχει απόκλιση από τη γενική ευθύγραμμη διάδοση του φωτός. Σε αυτό, οι ευθείες γραμμές μπορεί να φαίνεται ελαφρώς διογκωμένες ή συρρικνωμένες στη μέση.

Τι είναι οι παραβολικοί καθρέφτες;

Οι παραβολικοί καθρέφτες, όπως υποδηλώνει το όνομα, έχουν κυκλική παραβολική ανακλαστική επιφάνεια που χρησιμοποιείται για τη συλλογή και τη διεύθυνση ακτίνων φωτός. Ο παραβολικός καθρέφτης συλλέγει όλες τις προσπίπτουσες ακτίνες φωτός (συμπεριλαμβανομένων των περιθωριακών ακτίνων) και τους κατευθύνει προς την εστίασή του μετά την ανάκλαση. Αντίθετα, οι ακτίνες φωτός που προέρχονται από το σημείο εστίασης αντανακλώνται σχηματίζοντας παράλληλη δέσμη κατά μήκος του κύριου άξονα. Η εφαρμογή των παραβολικών καθρεπτών φαίνεται να αντανακλά τηλεσκόπια, φακούς, ηλιακούς φούρνους, προβολείς σκηνής, προβολείς αυτοκινήτων και προβολείς.

Διαφορά μεταξύ παραβολικού και σφαιρικού καθρέφτη | Παραβολικός έναντι σφαιρικού καθρέφτη

Οι παραβολικοί καθρέπτες είναι απαλλαγμένοι από σφαιρικές και χρωματικές παρεκκλίσεις, ανεξάρτητα από το πού πέφτουν οι ακτίνες φωτός, οι ανακλώμενες ακτίνες θα περνούν πάντα από την ίδια εστίαση. Αυτό είναι διαφορετικό με τους σφαιρικούς καθρέφτες, όπου η σφαιρική εκτροπή προκαλεί διαφορετική εστίαση για τις οριακές και παραξιακές ακτίνες.

Πλεονεκτήματα των παραβολικών κατόπτρων έναντι των σφαιρικών κατόπτρων:

  • Σε σφαιρικούς καθρέφτες, το μέγεθος του ανοίγματος πρέπει να μειωθεί για να περιορίσει τις οριακές ακτίνες.
  • Στον παραβολικό καθρέφτη, οι οριακές ακτίνες δεν προκαλούν κανένα πρόβλημα, επομένως, το μέγεθος του ανοίγματος μπορεί να αυξηθεί.
  • Μεγαλύτερο διάφραγμα σημαίνει συλλογή περισσότερου φωτός και βελτιωμένου σχηματισμού εικόνας.

Ανίχνευση ακτίνων σφαιρικών καθρεφτών

  • Βήμα 1: Πρέπει να τραβήξουμε μια ακτίνα από την άνω κορυφή του δεδομένου αντικειμένου και να την τεντώσουμε στον πόλο του καθρέφτη σχηματίζοντας μια γωνία με τον κύριο άξονα.
  • Βήμα 2: Πρέπει να σχεδιάσουμε την ανακλώμενη ακτίνα στην αντίθετη πλευρά του οπτικού άξονα σε γωνία ίση με τη γωνία πρόσπτωσης από τον πόλο του καθρέφτη.
  • Βήμα 3: Μπορούμε να τραβήξουμε μια δεύτερη ακτίνα από την κορυφή του αντικειμένου στην επιφάνεια του καθρέφτη, ότι η διάδοση παράλληλη προς τον κύριο άξονα και την ανακλώμενη ακτίνα πρέπει να τραβηχτεί μέσω του εστιακού σημείου.
  • Βήμα 4: Πρέπει να επισημάνουμε το σημείο τομής και των δύο ανακλώμενων ακτίνων.
  • Βήμα 5: Πρέπει να σχεδιάσουμε μια ευθεία γραμμή από το σημείο τομής προς τον κύριο άξονα για να αναπαραστήσουμε την εικόνα που σχηματίστηκε. 

Συχνές Ερωτήσεις | Συχνές ερωτήσεις για τον σφαιρικό καθρέφτη

Ε. Ποιος ανακάλυψε σφαιρικούς καθρέφτες;

Η εφεύρεση του καθρέφτη πιστώνεται σε δημοφιλή χημικό Justus von Liebig, αν και ξεκίνησε από μαθηματικό Ιμπν αλ-Χαϊθάμ, πραγματοποίησε πολλά πειράματα με κυλινδρική και σφαιρική γεωμετρία. Ένας σφαιρικός καθρέφτης έχει σχεδιαστεί κόβοντας ένα κομμάτι μιας σφαίρας(επικαλυμμένο με αμάλγαμα αργύρου-υδραργύρου) από εσωτερική ή εξωτερική επιφάνεια.

Q. Τι είναι οι τοροειδείς καθρέφτες;

Ένας δακτυλιοειδής καθρέφτης όπως υποδηλώνει το όνομα έχει ένα τμήμα ενός δακτυλίου με δύο ακτίνες καμπυλότητας, ως την επιφάνειά του. Τέτοιοι τοροειδείς καθρέπτες είναι ευκολότεροι στην κατασκευή από τους παραβολικούς ή ελλειψοειδείς καθρέφτες, αλλά έχουν πρόβλημα που σχετίζεται με σφαιρική εκτροπή και κώμα. Ωστόσο, αυτοί οι καθρέφτες μπορούν να περιορίσουν τα λάθη που αυξάνονται λόγω του αστιγματισμού. Αυτοί οι καθρέπτες είναι επίσης αρκετά φθηνότεροι σε σύγκριση με ελλειψοειδείς ή παραβολικούς καθρέπτες με την ίδια ποιότητα επιφάνειας. Αυτοί οι καθρέφτες βρίσκουν την εφαρμογή τους σε τηλεσκόπια Yolo και οπτικούς μονοχρωματιστές. Τα τοροειδή κάτοπτρα προτιμώνται σε αυτά τα όργανα καθώς η πηγή φωτός δεν τοποθετείται εδώ στον κύριο άξονα του καθρέφτη.

Q. Ποιες είναι οι εφαρμογές των σφαιρικών καθρεπτών στην καθημερινή ζωή; | Ποιες είναι οι χρήσεις των σφαιρικών καθρεφτών;

Διάφορες εφαρμογές σφαιρικού καθρέφτη έχουν αναφερθεί στις ενότητες Εφαρμογές κυρτών καθρεφτών και εφαρμογή κοίλων καθρεφτών

Ε. Εάν η διαμήκης μεγέθυνση ενός σφαιρικού καθρέφτη είναι m, τότε ποια είναι η πλευρική της μεγέθυνση;

Απ. Η διαμήκης μεγέθυνση εκφράζεται ως η αναλογία του ύψους της εικόνας προς το ύψος του αντικειμένου. Η πλευρική μεγέθυνση δίνεται από την αναλογία απόστασης εικόνας προς απόσταση αντικειμένου, δεδομένου ότι το μέσο είναι ίδιο και στις δύο πλευρές του καθρέφτη

Ε. Ποια είναι η σχέση μεταξύ της ταχύτητας του αντικειμένου και της ταχύτητας της εικόνας για έναν σφαιρικό καθρέφτη;

Απ. Η ταχύτητα της εικόνας που σχηματίζεται από έναν σφαιρικό καθρέφτη δίνεται από το προϊόν του αρνητικού του τετραγώνου μεγέθυνσης με την ταχύτητα του αντικειμένου.

Ε. Ποια είναι η σχέση μεταξύ της ακτίνας καμπυλότητας και του ανοίγματος ενός σφαιρικού καθρέφτη;

Ans. Διάμετρος του ανοίγματος. <= 2 * Ακτίνα καμπυλότητας του καθρέφτη.

Ε. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ σφαιρικού καθρέφτη και φακού;

Σφαιρικός καθρέφτηςΦακός
1.Αδιαφανής.Διαφανές.
2.Προκαλεί αντανάκλαση του φωτός.Προκαλεί διάθλαση του φωτός.

Ε. Ένας κοίλος καθρέφτης σχηματίζει μια εικόνα ύψους 20cm, Το ύψος του αντικειμένου είναι 2cm Εάν η διαμήκης μεγέθυνση ενός σφαιρικού καθρέφτη είναι m, τότε ποια είναι η πλευρική της μεγέθυνση ?

Ans. Here, Image Ύψος hi = 20 cm, Ύψος του αντικειμένου ho = 2 εκ

Ξέρουμε,

Μ = ωi/ho = 20cm / 2cm = 10 (Απάντηση)

Ε. Ένας κοίλος καθρέφτης παράγει μια πραγματική εικόνα με hi = 4 cm, ενός αντικειμένου με ho = 1 cm. Το αντικείμενο βρίσκεται σε απόσταση 20 εκατοστών από τον πόλο. στη συνέχεια υπολογίστε την απόσταση της εικόνας.

Ans. Εδώ, Ύψος εικόνας hi = -4 cm, Ύψος του αντικειμένου ho = 1 cm, απόσταση = -20 cm

Τώρα, m = ώραi/ho = -δi/do

  • -4cm / 1cm = -di/do
  • -4 = -δi/ -20cm
  • di = -80 εκ (Απάντηση)

Ερ. Ένα βέλος έχει ύψος 2.5 cm και διατηρείται σε απόσταση 25 cm από έναν κυρτό καθρέφτη με f = 20cm και υπολογίζει τη θέση και το μέγεθος της παραγόμενης εικόνας.

Λύση:

ho = 2.5 cm, f = 20 cm, do = -25 cm

Τώρα ξέρουμε,

1 / ηo + 1 / ηi = 1 / στ

  • 1 / 20cm = -1 / 25cm + 1 / v
  • 9 / 100cm = 1 / ν
  • V = 11.11 εκ

Now

m = ώραi/ho = -δi/do

  • γεια / 2.5 = -11.11 / -25
  • γεια = 1.11 cm (Απάντηση)

Για να μάθετε περισσότερα για την ανάκλαση της φωτεινής ενέργειας Κάνε κλικ εδώ, το πιο πρόσφατο άρθρο μας φαίνεται παρακάτω.

Σχετικά με το Sanchari Chakraborty

Είμαι πρόθυμος μαθητευόμενος, επί του παρόντος επενδύω στον τομέα της Εφαρμοσμένης Οπτικής και της Φωτονικής. Είμαι επίσης ενεργό μέλος του SPIE (Διεθνής Εταιρεία Οπτικής και Φωτονικής) και του OSI (Optical Society of India). Τα άρθρα μου έχουν ως στόχο να φέρουν στο φως ποιοτικά επιστημονικά ερευνητικά θέματα με απλό αλλά ενημερωτικό τρόπο. Η επιστήμη εξελίσσεται από αμνημονεύτων χρόνων. Γι 'αυτό, προσπαθώ να αξιοποιήσω την εξέλιξη και να το παρουσιάσω στους αναγνώστες.

Ας συνδεθούμε μέσω https://www.linkedin.com/in/sanchari-chakraborty-7b33b416a/

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks