Konkaver Spiegel

Was ist ein konkaver Spiegel?

Er Konkaver Spiegel o Konvergent ist eine fast immer kugelförmige Form, in der sich die reflektierende Oberfläche auf der inneren Seite der Kugel oder eher davon befindet. Andere gekrümmte Formen sind ebenfalls möglich, wie z. B. Parabel.

Mit gekrümmten Spiegeln wie dem konkaven Spiegel ist es möglich, verschiedene Bilder zu erreichen: erhöht, vermindert oder sogar umgekehrt. Erhöhte Bilder erleichtern die Visualisierung der feinen Details eines Objekts.

In einem konkaven Spiegel wird der Anstieg erreicht, dank der Tatsache, dass die Krümmung es ermöglicht, das Licht zu fokussieren, das sehr ähnlich wie ein Objektiv tut.

Der Spiegel funktioniert wie in der oberen Abbildung gezeigt. Die Strahlen horizontaler Lichtvorfälle kommen von links, wo es einen entfernten Brunnen wie die Sonne gibt. Diese Strahlen erfüllen das Reflexionsgesetz, das besagt, dass der Inzidenzwinkel des Lichtstrahls seinem Reflexionswinkel entspricht.

Nach dem Nachdenken kreuzen sich die Strahlen an einem besonderen Punkt, dem Punkt f o Mittelpunkt, Weil hier das Licht konzentriert. Das Platzieren von Objekten an verschiedenen Stellen auf der Achse, die durch C, F und V verläuft, werden die verschiedenen Bilder erhalten.

Zum Beispiel ist zwischen dem Brennpunkt und dem Scheitelpunkt des Spiegels der ideale Ort, um das Gesicht beim Make -up oder zu rasieren, da auf diese Weise ein Bild mit einem großen Detail erreicht wird, das mit einem flachen Spiegel nicht möglich ist.

Eigenschaften eines konkaven Spiegels

Bevor wir sehen, wie sich das Bild bildet, analysieren wir sorgfältig die in dieser Abbildung dargestellten Punkte und Entfernungen:

Flugbahn paralleler Lichtstrahlen in einem sphärischen und konkaven Spiegel. Quelle: Thomas, W. Konzeptionelle Physik.

-Die Mitte der Kugel, zu der der Spiegel gehört, liegt an Punkt C und R ist sein Radius. Zu Punkt c ist bekannt als als Krümmungszentrum Und r ist das Krümmungsradius.

-Punkt V ist der Scheitel des Spiegels.

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-Die Linie, die die Punkte C, F und V verbindet, ist als bekannt als Optische Achse des Spiegels und ist senkrecht zu seiner Oberfläche. Ein Strahl, der diese Punkte beeinflusst.

-Die Reflexion der einfallenden Strahlen parallel zur optischen Achse schnitt Mittelpunkt des Spiegels.

-Beachten Sie, dass Punkt F ungefähr auf halber Strecke zwischen C und V liegt.

-Im Abstand zwischen F und V, bezeichnet als als F,  es wird genannt Brennweite Und es wird berechnet als:

F = r/2

Grafikmethode

Wie oben erwähnt, werden abhängig von dem Punkt, an dem das Objekt platziert wird, mehrere Bilder erhalten, die leicht durch die grafische Methode für die Spiegel angezeigt werden können.

Diese Methode besteht darin, Lichtstrahlen aus strategischen Punkten des Objekts zu zeichnen und zu beobachten, wie sie sich auf der Spiegeloberfläche widerspiegeln. Das Bild wird erhalten, indem diese Reflexionen verlängert und dort schauen, wo sie sich kreuzen.

Auf diese Weise ist bekannt, ob das Bild größer oder kleiner, real oder virtuell ist - wenn es hinter dem Spiegel gebildet wird - und rechts oder invertiert.

Beispiele für konkave Spiegel

Schauen wir uns einige Beispiele für Bilder an, die von konkaven Spiegeln erhalten wurden:

Objekt zwischen F und V

Platzieren des Objekts zwischen den Punkten F und V Wir können ein verstärktes virtuelles Bild erhalten. Um es zu visualisieren, werden drei Hauptstrahlen gezeichnet, wie in der unteren Abbildung gezeigt:

Hauptstrahlen, die das Objekt zwischen Fokus und Scheitelpunkt des konkaven Spiegels platzieren lassen. Das erhaltene Bild ist virtuell, erweitert und richtig. Quelle: Thomas, W. Konzeptionelle Physik.

-Strahl 1, der die Flamme an Punkt P verlässt, ist parallel zur optischen Achse und wird durch f reflektiert.

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-Ray 2: Es wirkt sich so aus.

-Schließlich steigt Strahl 3, der radial ist, senkrecht zum Spiegel an und spiegelt sich in der entgegengesetzten Richtung durch c reflektiert.

Beachten Sie, dass das Reflexionsgesetz wie im flachen Spiegel erfüllt ist, mit dem Unterschied, dass sich die normale Oberfläche des gebogenen Spiegels kontinuierlich ändert.

Tatsächlich reichen zwei Strahlen aus, um das Bild zu lokalisieren. In diesem Fall kreuzen sich die drei Strahlen, die sich alle an einem P 'hinter dem Spiegel kreuzen, wo das Bild gebildet wird. Dieses Bild ist virtuell -in der Realität wird es nicht von einem hellen Strahl richtig gekreuzt und ist auch größer als das Original.

Objekt zwischen C und F

Wenn sich das Objekt zwischen dem Schwerpunkt und dem Krümmungszentrum des Spiegels befindet, befindet sich das Bild, das sich bildet.

Bild eines Objekts zwischen der Mitte und dem Fokus eines konkaven Spiegels. Quelle: Giambattista, a. Physik.

Objekt jenseits des Zentrums

In der unteren Abbildung erscheint das Bild, das von einem Objekt weggebildet wurde. Das Bild wird in diesem Fall zwischen dem Brennpunkt gebildet F und das Zentrum der Krümmung C. Es ist ein echtes Bild, invertiert und kleiner als das Objekt selbst.

Bild eines Objekts, das jenseits der Mitte eines konkaven Spiegels liegt. Quelle: f. Modifizierter Schuh von Juan Carlos Collantes.

Seitenvergrößerung

Wir können uns fragen, wie verstärkt oder verringert das Bild ist, das der konkave Spiegel erhalten hat, dafür die Seitenvergrößerung, bezeichnet als M. Es wird durch den Quotienten zwischen der Größe des Bildes und der Größe des Objekts angegeben:

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M = Bildgröße / Objektgröße

Das von einem Spiegel gebildete Bild kann geringer sein als die Größe des Objekts, aber M wird immer noch als Vergrößerung bezeichnet oder Zunahme Seite.

Konkave Mirro -Anwendungen

Das Eigentum an konkaven Spiegeln zur Vergrößerung der Bilder wird in wichtigen Anwendungen verwendet, die von der persönlichen Anordnung bis zur Erlangung von Energien reichen Sauber.

Vergrößerungsspiegel

Sie werden üblicherweise zum Zweck der persönlichen Anordnung im Schminktisch verwendet: Make -up, rasieren und knoten die Krawatte.

Optisches Reflexion Teleskop

Das erste Reflexions -Teleskop wurde von Isaac Newton erstellt und verwendet einen konkaven Spiegel sowie eine Augenlinse. Einer der Spiegel des Cassengrain -Teleskops ist konkav und parabolisch und wird verwendet, um das Licht am Brennpunkt zu sammeln.

Zahnspiegel

Zahnspiegel

Zahnärzte verwenden auch konkave Spiegel, um ein verstärktes Bild der Prothese zu erhalten.

Die Automobile Scheinwerfer

In den Frontlichtern von Autos befindet sich das Lampenfilament am Brennpunkt eines konkaven Spiegels. Die im Filament stammenden Lichtstrahlen spiegeln sich in einem Strahl paralleler Strahlen wider.

Der Spiegel ist oft kugelförmig, aber manchmal wird die parabolische Form verwendet, die den Vorteil hat, in einem parallelen Strahl alle Strahlen zu reflektieren, die aus dem Brennpunkt stammen, und nicht nur denen, die nahe an der optischen Achse liegen.

Solarkonzentratoren

Das Licht eines entfernten Brunnens wie die Sonne kann sich auf einen Punkt durch den konkaven Spiegel konzentrieren. Dank dessen konzentriert sich die Wärme an diesem Punkt. In großem Maßstab können Sie bei dieser Wärme eine Flüssigkeit erhitzen, z. B. Wasser oder Öl zum Beispiel.

Dies ist das Konzentrationsthermosolöserenergie Das versucht, Elektrizität zu erzeugen, die eine Turbine aktiviert, die an einem Punkt durch die konzentrierte Sonnenwärme angetrieben wird. Es ist ein alternatives Verfahren zur semikondrichteten Photovoltaikzelle.

Verweise

1. Giancoli, d.  2006. Physik: Prinzipien mit Anwendungen. 6. Ed Prentice Hall.
2. Giambattista, a. 2010. Physik. 2. Ed. McGraw Hill.
3. Das Physikklassenzimmer. Strahlendiagramme für Konzeptespiegel. Erholt von: PhysicsClassroom.com.
4. Thomas, w. 2008. Konzeptionelle Physik. McGraw Hill.
5. Tippens, p. 2011. Physik: Konzepte und Anwendungen. 7. Ausgabe. McGraw Hill.