Das Konkaver Spiegel oder konvergent ist ein Spiegel mit fast immer sphärischer Form, bei dem sich die reflektierende Oberfläche auf der Innenseite der Kugel oder vielmehr einem Teil davon befindet. Andere gekrümmte Formen sind ebenfalls möglich, wie beispielsweise die Parabel.
Mit gekrümmten Spiegeln wie dem Hohlspiegel können verschiedene Bilder erzielt werden: vergrößert, verkleinert oder sogar invertiert. Vergrößerte Bilder erleichtern das Erkennen der feinen Details eines Objekts.
In einem konkaven Spiegel wird die Vergrößerung erreicht, weil die Krümmung es dem Licht ermöglicht, auf die gleiche Weise wie bei einer Linse zu fokussieren..
Der Spiegel funktioniert wie in der Abbildung oben gezeigt. Einfallende horizontale Lichtstrahlen kommen von links, wo sich eine entfernte Quelle wie die Sonne befindet. Diese Strahlen erfüllen das Reflexionsgesetz, das besagt, dass der Einfallswinkel des Lichtstrahls gleich seinem Reflexionswinkel ist.
Nach der Reflexion schneiden sich die Strahlen an einem speziellen Punkt, Punkt F oder Mittelpunkt, denn dort wird das Licht fokussiert. Durch Platzieren von Objekten an verschiedenen Stellen auf der Achse, die durch C, F und V verläuft, werden die verschiedenen Bilder erhalten.
Beispielsweise ist zwischen dem Brennpunkt und dem Scheitelpunkt des Spiegels der ideale Ort, um das Gesicht beim Auftragen von Make-up oder Rasur zu platzieren, da auf diese Weise ein Bild mit vielen Details erzielt wird, das mit einem flachen Spiegel nicht möglich ist..
Artikelverzeichnis
Bevor wir sehen, wie das Bild entsteht, analysieren wir sorgfältig die in dieser Abbildung dargestellten Punkte und Entfernungen:
-Der Mittelpunkt der Kugel, zu der der Spiegel gehört, befindet sich am Punkt C und R ist sein Radius. Punkt C ist bekannt als Krümmungszentrum und R ist das Krümmungsradius.
-Punkt V ist der Scheitel des Spiegels.
-Die Linienverbindungspunkte C, F und V sind bekannt als Optische Achse des Spiegels und ist senkrecht zu seiner Oberfläche. Ein Strahl, der durch diese Punkte fällt, wird in die gleiche Richtung und in die entgegengesetzte Richtung reflektiert..
-Die Reflexion einfallender Strahlen parallel zur optischen Achse schneidet sich am Punkt F, genannt Mittelpunkt des Spiegels.
-Beachten Sie, dass Punkt F ungefähr in der Mitte zwischen C und V liegt.
-In der Entfernung zwischen F und V bezeichnet als F., es wird genannt Brennweite und wird berechnet als:
f = R / 2
Wie bereits erwähnt, werden abhängig von dem Punkt, an dem sich das Objekt befindet, mehrere Bilder erhalten, die durch die grafische Methode für Spiegel leicht sichtbar gemacht werden können..
Diese Methode besteht darin, Lichtstrahlen zu zeichnen, die von strategischen Punkten des Objekts kommen, und zu beobachten, wie sie in der Spiegeloberfläche reflektiert werden. Das Bild wird erhalten, indem diese Reflexionen verlängert und betrachtet werden, wo sie sich schneiden.
Auf diese Weise ist bekannt, ob das Bild größer oder kleiner, real oder virtuell - wenn es hinter dem Spiegel erzeugt wird - und rechts oder invertiert ist.
Sehen wir uns einige Beispiele für Bilder an, die mit konkaven Spiegeln aufgenommen wurden:
Wenn wir das Objekt zwischen den Punkten F und V platzieren, erhalten wir ein verstärktes virtuelles Bild. Zur Veranschaulichung werden drei Hauptstrahlen gezeichnet, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:
-Strahl 1, der die Flamme am Punkt P verlässt, verläuft parallel zur optischen Achse und wird durch F reflektiert.
-Strahl 2: trifft so, dass er in einer Richtung parallel zur optischen Achse reflektiert wird.
-Schließlich kommt der radiale Strahl 3 senkrecht zum Spiegel an und wird in entgegengesetzter Richtung durch C reflektiert.
Es ist zu beachten, dass das Reflexionsgesetz das gleiche wie beim flachen Spiegel erfüllt ist, mit dem Unterschied, dass sich die Normale zur Oberfläche des gekrümmten Spiegels kontinuierlich ändert.
Tatsächlich reichen zwei Strahlen aus, um das Bild zu lokalisieren. In diesem Fall schneiden sich durch Verlängerung der drei Strahlen alle an einem Punkt P 'hinter dem Spiegel, an dem das Bild erzeugt wird. Dieses Bild ist virtuell - in Wirklichkeit wird es von keinem Lichtstrahl gekreuzt -, es ist aufrecht und es ist auch größer als das Original.
Wenn sich das Objekt zwischen dem Brennpunkt und dem Krümmungszentrum des Spiegels befindet, ist das erzeugte Bild real - es befindet sich nicht hinter dem Spiegel, sondern vor ihm - es wird vergrößert und invertiert..
Die folgende Abbildung zeigt das Bild, das von einem Objekt weit entfernt von der Mitte des Spiegels erzeugt wird. Das Bild wird in diesem Fall zwischen dem Brennpunkt erzeugt F. und das Krümmungszentrum C.. Es ist ein reales Bild, invertiert und kleiner als das Objekt selbst.
Wir können uns fragen, wie verstärkt oder verkleinert das Bild ist, das mit Hilfe des Konkavspiegels erhalten wird Seitenvergrößerung, bezeichnet als m. Es ist gegeben durch den Quotienten zwischen der Größe des Bildes und der Größe des Objekts:
m = Bildgröße / Objektgröße
Das von einem Spiegel erzeugte Bild kann kleiner sein als die Größe des Objekts, obwohl m immer noch als Vergrößerung oder bezeichnet wird erhöhen, ansteigen Seite.
Die Eigenschaft von Konkavspiegeln zur Vergrößerung von Bildern wird in wichtigen Anwendungen genutzt, die von der Pflege bis zur Energiegewinnung reichen sauber.
Sie werden üblicherweise auf dem Schminktisch zu Pflegezwecken verwendet: Schminken, Rasieren und Binden einer Krawatte.
Das erste reflektierende Teleskop wurde von Isaac Newton hergestellt und verwendet einen konkaven Spiegel sowie eine Okularlinse. Einer der Teleskopspiegel vom Cassegrain-Typ ist konkav und parabolisch und dient zum Sammeln von Licht im Brennpunkt.
Zahnärzte verwenden auch konkave Spiegel, um ein vergrößertes Bild der Zähne zu erhalten, damit sie die Zähne und das Zahnfleisch so detailliert wie möglich untersuchen können..
Bei Autoscheinwerfern befindet sich der Glühlampenfaden im Brennpunkt eines Hohlspiegels. Vom Filament ausgehende Lichtstrahlen werden in einem parallelen Strahl reflektiert.
Der Spiegel ist oft kugelförmig, aber manchmal wird die parabolische Form verwendet, was den Vorteil hat, dass alle vom Brennpunkt kommenden Strahlen und nicht nur diejenigen, die nahe an der optischen Achse liegen, in einem parallelen Strahl reflektiert werden..
Licht von einer entfernten Quelle wie der Sonne kann durch den konkaven Spiegel auf einen Punkt fokussiert werden. Dadurch wird die Wärme an diesem Punkt konzentriert. In großem Maßstab kann mit dieser Wärme eine Flüssigkeit erwärmt werden, wie beispielsweise Wasser oder Öl.
Dies ist das Solarthermie konzentrieren die versucht, elektrische Energie durch Aktivierung einer Turbine zu erzeugen, die an einem Punkt von der konzentrierten Wärme der Sonne angetrieben wird. Es ist ein alternatives Verfahren zur Halbleiter-Photovoltaikzelle.
Konvexer Spiegel.
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