Το εστιακό μήκος των κυρτών κατόπτρων

Ο καθρέφτης είναι μια ανακλαστική επιφάνεια που αντανακλά το φως και δημιουργεί είτε μια πραγματική είτε μια εικονική εικόνα. Όταν ένα αντικείμενο τοποθετείται μπροστά από έναν καθρέφτη, η εικόνα του αντικειμένου αντανακλάται στον καθρέφτη.

Το αντικείμενο εκπέμπει τις προσπίπτουσες ακτίνες και οι ανακλώμενες ακτίνες δημιουργούν την εικόνα.

• Καθρέφτες αεροπλάνου
• Σφαιρικοί καθρέφτες

Ένας επίπεδος καθρέφτης είναι μια ανακλαστική επιφάνεια που είναι επίπεδη και λεία. Ένα σφαιρικό κάτοπτρο έχει σταθερή ακτίνα καμπυλότητας και σταθερή καμπύλη. Οι σφαιρικοί καθρέφτες με βαμμένες εσωτερικές επιφάνειες είναι γνωστοί ως κυρτά κάτοπτρα, ενώ εκείνοι με βαμμένες εξωτερικές επιφάνειες θεωρούνται κοίλοι καθρέφτες.

Πριν σκάψετε, μερικές λέξεις όπως ο κύριος άξονας, το κέντρο καμπυλότητας, η ακτίνα καμπυλότητας, η κύρια εστίαση και ηεστιακή απόσταση του κυρτού καθρέφτη είναι απαραίτητο να κατανοηθούν.

Κυρτός καθρέφτης

Σε αντίθεση με τους κοίλους καθρέφτες, αυτός ο τύπος καθρέφτη έχει καμπύλη προς τα έξω. Οι εικόνες που σχηματίζονται από τον κυρτό καθρέφτη είναι όρθιες, εικονικές και μειωμένες. Το μέγεθος της εικόνας εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ του καθρέφτη και του αντικειμένου. Όταν η δέσμη φωτός χτυπά την επιφάνεια, οι γραμμές αντανακλώνται αποκλίνοντας ή απλώνοντας. Για το λόγο αυτό, αυτοί οι καθρέφτες είναι γνωστοί ως αποκλίνοντες καθρέφτες.

Η εστιακή απόσταση ενός κυρτού καθρέφτη

• Όταν οι ακτίνες προέρχονται από το άπειρο και μετά από αντανάκλαση, φαίνεται να συναντώνται σε ένα σημείο. Αυτό το σημείο ονομάζεται εικονική εστίαση του καθρέφτη. Το P είναι ο πόλος ενός σφαιρικού καθρέφτη. Η απόσταση μεταξύ της εστίασης F και P είναι γνωστή ως εστιακή απόσταση του κυρτού καθρέφτη και συμβολίζεται με (f). Σύμφωνα με την παραξιακή προσέγγιση, η εστιακή απόσταση ενός κυρτού καθρέφτη είναι το ήμισυ της ακτίνας καμπυλότητάς του.
• Η ισχύς ενός οπτικού στοιχείου δίνεται από το αντίστροφο της εστιακής απόστασης (1/f) και η μονάδα του είναι διόπτρα (1/m).

Το κέντρο της καμπυλότητας

Το κέντρο της σφαιρικής επιφάνειας της οποίας μέρος αποτελεί το κάτοπτρο ονομάζεται κέντρο καμπυλότητας C του κατόπτρου.

Κύριος άξονας

Η γραμμή που διέρχεται από την επιφάνεια του καθρέφτη μέσω του κέντρου καμπυλότητας του καθρέφτη είναι γνωστή ως ο κύριος άξονας.

Κανόνες σχηματισμού εικόνας

Κανόνας 1: Η προσπίπτουσα ακτίνα έρχεται παράλληλα με τον κύριο άξονα. Δημιουργεί μια ανακλώμενη ακτίνα που φαίνεται να προέρχεται από την κύρια εστίαση στην άλλη πλευρά του καθρέφτη.

Κανόνας 2: Εάν η προσπίπτουσα ακτίνα φωτός φαίνεται να κατευθύνεται προς την κύρια εστίαση στην άλλη πλευρά ενός κυρτού καθρέφτη, η ανακλώμενη ακτίνα είναι παράλληλη προς τον κύριο άξονα.

Κανόνας 3: Εάν η προσπίπτουσα ακτίνα φωτός δεν είναι παράλληλη ή κάθετη στον κύριο άξονα και κατευθύνεται ευθεία προς τον πόλο του κυρτού κατόπτρου, τότε οι ακτίνες ανακλώνται έτσι ώστε η ανακλώμενη ακτίνα να έχει γωνία ανάκλασης ίση με τη γωνία πρόσπτωσης που μετράται μεταξύ του κύριος άξονας και κάθε ακτίνα.

Κανόνας 4: Μια ακτίνα φωτός που κατευθύνεται προς το κέντρο της καμπυλότητας στην άλλη πλευρά του καθρέφτη αντανακλάται με τέτοιο τρόπο ώστε να ακολουθεί την πορεία της.

Σχηματισμός εικόνας από κυρτό καθρέφτη

Η ανακλώσα επιφάνεια των κυρτών κατόπτρων βρίσκεται στο εξωτερικό της σφαίρας, καθιστώντας το κέντρο της καμπυλότητας και το εστιακό σημείο στην άλλη πλευρά του καθρέφτη από το αντικείμενο. Η εστιακή απόσταση στην κατεύθυνση του προσπίπτοντος φωτός θεωρείται θετική.

Συμπέρασμα

Η εστιακή απόσταση μπορεί να οριστεί ως η απόσταση μεταξύ του καθρέφτη και της κύριας εστίασής του. Η εστιακή απόσταση βοηθά στον προσδιορισμό του πόσο έντονα η συσκευή συγκλίνει ή αποκλίνει από το φως.

Ένας κοίλος καθρέφτης μπορεί να οριστεί ως μια επιφάνεια που είναι κυρτή προς τα μέσα

Ο καθρέφτης ανάκλασης ακολουθεί το νόμο της ανάκλασης, οι οποίοι είναι οι εξής:

• Το συμβάν ανακλάται και οι κανονικές ακτίνες βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.
• Η γωνία ανάκλασης(r) είναι πάντα ίση με (i) πρόσπτωσης.