Koncepcja lustra wypukłego, charakterystyka, przykłady

Plik wypukłe lustro lub rozbieżne to zakrzywione lustro, prawie zawsze w kształcie kuli, z powierzchnią odbijającą po zewnętrznej stronie kuli, takie jak ozdoby choinki. Dzięki lustrom wypukłym możliwe jest uzyskanie bardzo różnorodnych obrazów w zależności od tego, gdzie znajduje się obiekt i dlatego mają tak wiele zastosowań.

Na przykład lusterka umieszczone na ulicach w celu ułatwienia przejazdu pojazdów na wąskich skrzyżowaniach są wypukłe, ponieważ tworzą obraz o szerokim polu widzenia.

Powstałe w ten sposób obrazy są zróżnicowane w zależności od miejsca, w którym znajduje się przedmiot. Powyższy obrazek przedstawia równoległe promienie z odległego źródła, takiego jak Słońce..

Promienie są odbijane zgodnie z prawem odbicia, które wskazuje, że kąt padania promienia jest taki sam, pod jakim jest odbijany. Jak widać, odbite promienie oddzielają się - nie krzyżują się - kiedy opuszczają zwierciadlaną powierzchnię, dlatego ten rodzaj zwierciadła jest również znany jako rozbieżny.

Kiedy odbicia rozciągają się za lustrem - przerywane linie na figurze - przecinają się w punkcie F zwanym ogniskiem..

Indeks artykułów

• 1 Charakterystyka zwierciadeł wypukłych
• 2 Tworzenie obrazu w zwierciadle wypukłym
• 3 Przykłady i zastosowania
  • 3.1 Lustra zapobiegające wypadkom drogowym
  • 3.2 Lustra do nadzoru
  • 3.3 Lusterka wsteczne
  • 3.4 Teleskop Cassegraina
• 4 Równania zwierciadła wypukłego
  • 4.1 Powiększenie lustra
  • 4.2 Relacja między obiektem a jego obrazem w wypukłym lustrze
• 5 Interesujące tematy
• 6 Odnośniki

Cechy wypukłych luster

Lustro wypukłe ma następujące cechy (patrz zdjęcie powyżej):

-Godne uwagi punkty lustra to:

• C środek, który pokrywa się ze środkiem kuli, do której należy lustro.
• F ognisko, w którym zbiegają się promienie odbite za lustrem.
• Jego wierzchołek P, który odpowiada środkowi powierzchni kulistej i jest współliniowy z C i F..

-Mieć oś optyczna lub Głównej osi, która jest linią prostopadłą do lustrzanej powierzchni. Promienie uderzające tylko w oś optyczną odbijają się w tym samym kierunku.

-Środek kuli, do której należy lustro, znajduje się w punkcie C, a r jest jego promieniem. C jest znany jako środek krzywizny, podczas r czy on jest Promień krzywizny i wskazuje, jak zakrzywione jest lustro: mniejsze r, bardziej zaakcentowany jest wypukły kształt.

-Punkt przecięcia odbitych promieni jest znany jako Punkt centralny lustra. Odległość między F i P jest w przybliżeniu r/dwa:

f = r / 2

To wyrażenie obowiązuje dla luster, których rozmiar jest znacznie mniejszy niż ich promień krzywizny.

-Powstający obraz jest mniejszy, a także wirtualny, ponieważ znajduje się za lustrem, jak zobaczymy poniżej..

Tworzenie obrazu w wypukłym zwierciadle

Aby dowiedzieć się, jaki obraz powstaje w zwierciadle wypukłym, stosuje się obróbkę promieni, która polega na przedstawieniu promieni świetlnych opuszczających obiekt za pomocą linii prostych.

Promienie te odbijają się od powierzchni lustra, a odbite promienie są również rysowane. Metodę promienistą można zastosować do każdego rodzaju lustra, nie tylko wypukłego.

Przedłużając odbite promienie, przecinają się one w pewnym punkcie i właśnie tam powstaje obraz. Przedłużenia odbitych promieni, które pochodzą od rozciągniętego obiektu, takiego jak drzewo, pokazano na poniższym rysunku liniami przerywanymi.

Na poniższym rysunku z obiektu wyciągane są trzy promienie, bardzo szczególne i łatwe do narysowania, a także ich odbicia:

-Promień 1, padający równolegle do osi optycznej.

-Promień 2, który pada w taki sposób, że przedłużenie odbitego promienia przechodzi dokładnie przez ognisko zwierciadła, czyli punkt F. Promień ten odbija się w kierunku równoległym do osi optycznej.

-Wreszcie promień 3, który dociera prostopadle do powierzchni kulistej iz tego powodu odbija się w tym samym kierunku.

W zasadzie ta procedura jest stosowana do każdego punktu drzewa, ale przy informacjach uzyskanych z 3 narysowanych promieni wystarczy znaleźć obraz obiektu: powstaje za lustrem, jest prosty i mniejszy niż oryginał.

Przykłady i zastosowania

Wiele wypolerowanych powierzchni kulistych działa jak wypukłe lustra, na przykład błyszczące i srebrne ozdoby świąteczne, a także błyszczące nowe stalowe łyżki.

Również lustra wypukłe mają wiele praktycznych zastosowań, na przykład:

Lustra zapobiegające wypadkom drogowym

Wypukłe lustra na ulicach i alejach pomagają zapobiegać wypadkom, ponieważ pozwalają zobaczyć ruch uliczny na zakrętach.

Lustra do nadzoru

Lustra wypukłe są często używane w sklepach i bankach do wykrywania złodziei, a także w celu uniknięcia kolizji między ludźmi i wózkami widłowymi poruszającymi się w korytarzach i między półkami..

Lusterko wsteczne

Samochody i motocykle mają wypukłe lusterka wsteczne, które dają nieco mniejsze obrazy, ale pokrywają większe pole widzenia niż płaskie lusterka..

Teleskop Cassegraina

Jedno ze zwierciadeł teleskopu zwierciadlanego Cassegraina, zwierciadło wtórne, jest wypukłe, chociaż nie jest kuliste i służy do odbijania obrazu w kierunku zwierciadła głównego teleskopu.

Równania zwierciadła wypukłego

Rozważmy trójkąty prostokątne na poniższym rysunku, określone przez promień 1, który pochodzi z góry strzałki, jego odbicie i jego przedłużenie.

Oryginalny obraz ma wysokość y, podczas gdy wysokość obrazu wirtualnego to y ' . To prawda, że:

tan θ = r / d_lub = y '/ d_ja

Powiększenie lustrzane

Stosunek wysokości obrazu do wysokości obiektu to powiększenie lustrzane, co się tak nazywa, nawet jeśli uzyskany obraz jest mniejszy niż rzeczywisty obiekt. Oznaczamy to przez m:

m = y '/ y = d_ja / d_lub

Relacja między obiektem a jego obrazem w wypukłym zwierciadle

Rozważmy teraz tę drugą figurę, na której obszar AVF można z grubsza traktować jak trójkąt prostokątny, ponieważ krzywizna zwierciadła nie jest bardzo zaakcentowana. W związku z tym:

AV ≈ h_lub

Następnie:

tan α = h

1- (zm_ja / f) = d_ja / d_lub

Dzieląc wszystko przez d_ja:

Dlatego jak fa Y re_ja znajdują się za lustrem, przed nimi jest umieszczony znak minus, natomiast dla odległości d_lub to nie jest konieczne, ponieważ jest przed lustrem. Zatem poprzednie równanie to:

Interesujące tematy

Wklęsłe lustro.

Bibliografia

1. Bauer, W. 2011. Fizyka dla inżynierii i nauki. Tom 2. Mc Graw Hill.
2. Giambattista, A. 2010. Fizyka. 2nd. Ed. McGraw Hill.
3. Katz, D. 2017. Fizyka dla naukowców i inżynierów. Cengage Learning.
4. Thomas, W. 2008. Fizyka konceptualna. Mcgraw hill.
5. Tippens, P. 2011. Fizyka: koncepcje i zastosowania. 7th Edition. Mcgraw hill.