Зеркало сферическое и асферическое разница: Асферические зеркала, в чем их суть и предназначение? | Автомания

Как выбрать автомобильные зеркала | Новости автомира

Все автомобили в наше время имеют боковые зеркала. Если их не будет, водитель не сможет увидеть полную дорожной картину. Как результат: ни безопасности на дороге, ни комфортной езды. Когда старые зеркала выходят из строя, встает проблема выбора и настройки новых. Попытаемся разобраться с тем, как же выбирать боковые зеркала и что нужно знать водителям об их конструктивных особенностях.

Какие они бывают

На автомобилях всегда есть два боковых зеркала (внешние) и еще одно внутреннее (салонное), которое установлено в салоне. У большегрузного транспорта внутреннего зеркала, впрочем, нет – оно не дает обзора. Компенсируется это установкой более крупных боковых зеркал. Часто ставятся зеркала «мертвой» зоны, которое позволяют получать в реальном времени полную картину ситуации на дороге.

Основных видов боковых зеркал два:

  1. Накладные. Они ставятся поверх штатных комплектов, которые устанавливаются на транспорт еще на заводе;
  2. Заменяемые. Идут в качестве замены старых зеркал. Наиболее распространены, так как автомобилисты предпочитают менять старую изношенную деталь на новую. Основной предмет данной статьи.

Продают зеркала водителям множество фирм. Это очень большой рынок, в котором хорошо бы ориентироваться. Рассмотрим основные моменты.

Какие требования предъявляются к автозеркалам

Производители при проектировании наружных зеркал стараются учесть весь ряд требований, которые предъявляются к подобным изделиям. А именно:

  • Наружные зеркала ни в коем случае не должны искажать как цвет, так и форму объекта в отражении;
  • Вплоть до линии горизонта в зеркала должен отлично просматриваться участок дороги, находящийся позади автомобиля;
  • При езде по неровной дороге отражение должно быть четким, без искажений;
  • Корпуса наружных зеркал при сильных механических воздействиях должны складываться;
  • Изделие по своим габаритам не должно превышать ширину транспортного средства на более чем на 40 сантиметров;
  • Крепление должно проектироваться так, что при столкновении зеркала с объектом оно или складывается, или отламывается;
  • Зеркало должно быть травмобезопасным, не образовывать при разбитии опасных осколков и не должно иметь острых кромок.

Те же требования предъявляются к салонным зеркалам. Если водитель или пассажир в случае непредвиденной ситуации ударится о него головой, зеркало или отломается, или сложится.

Подробнее о конструкции

Все автомобильные зеркала имеют примерно одинаковую конструкцию. Всего элементов четыре. Различаются они материалами и геометрией. Четвертым элемент зачастую опциональный – он или есть, или зеркало выполняет свои функции без него (однако хуже в определенных условиях). Вот основные части:

  1. Оптический элемент. Также его называют отражающим элементом зеркала;
  2. Корпус. Включает в себя также кронштейн крепления, выполненный из высокопрочного материала;
  3. Механизм регулировки. С его помощью можно отрегулировать угол наклона, улучшив видимость;
  4. Система обогрева. Как раз та самая опция, которую имеют не всего модели зеркал.

Сердцем конструкции является отражающий элемент. От качества его исполнения зависит отраженное изображение. Элемент является специальным плоскопараллельным стеклом, на которое наносится зеркальный слой и защитный лак.

Отражающие элементы могут иметь отражающий слой, располагаемый на внутренней поверхности стекла, или же иметь отражающий внешний слой. Последний показывает себя хорошо: отражение не раздваивается, не искажается. Без специальной защиты слой быстро приходит в негодность. Внутренний зеркальный слой, в свою очередь, страдает от отражения падающего света. Картина в нем получается не слишком четкой. Если такое зеркало не протирать, серьезно ухудшится обзорность

Оптические элементы имеют внутреннее разделение, по которому судят о зеркале в целом:

  • Плоский элемент. Это очень старое техническое решение, характеризующееся небольшими углами обзора;
  • Панорамный элемент. Подразделяется на сферическое и асферическое. Суть в том, что элемент не плоский, а выпуклый. За счет этого увеличивается площадь обзора, но предметы в отражении немного искажаются;
  • Многосекционный элемент. Часто называют сфериксным. Включает в себя несколько отражающих поверхностей, в которых основным является плоский элемент или сферический малой кривизны, а в качестве вспомогательных используются сферические средней кривизны (реже – цилиндрические). Практически полностью устраняются «мертвые зоны».

Специалисты отдают предпочтение сферическим и асферическим боковым зеркалам. При этом должный обзор способно обеспечить только правое сферическое зеркало. Есть один нюанс: многие опытные водители привыкли ездить с плоскими зеркалами, из-за чего не могут точно определить расстояние до объектов. Сферические элементы предметы несколько удаляют, о чем нельзя забывать (и что пишет производитель на изделии).

Бытует мнение, что асферические зеркала оборудованы плоскими отражающими элементы, которые имеют изогнутые секции по краям. На самом деле вся поверхность элементы немного выпуклая. Кривизна по ширине и в высоте элемента нелинейная.

Как защитить водителя от слепящего света

Самым распространенным видом защиты является окрашивание. Встречаются золотые, серые, желтые, голубые, коричневые зеркала, а также нескольких других цветов. При этом серый и голубой тон значительно уменьшает риск ослепления. Желтые же тона гарантируют четкость картины в отражении.

Некоторые автозеркала оборудованы особенным оптическим элементов, которые представляет собой помещенный между стеклами жидкокристаллический материал. А особенность вот в чем: когда на элемент падает свет, он просто его отражает, но когда отражение может ослепить водителя, электронная система управления подает ток на материал элемента, за счет чего меняется его прозрачность. Это отличное решение для салонного зеркала. Так оно не будет слепить водителя.

Практикуется также тонирование. Специалисты называют это спектральной защитой. Зеркала заднего вида тонируются тщательно подобранным материалом, которое ослабляет спектральные составляющие света, способные ослепить водителя. Правда, здесь многое зависит от особенностей зрения тех, кто находится в салоне.

И наконец, использование клинового оптического элемента. Суть в том, что внешняя и внутренняя поверхность стекол с нанесенным отражающим слоем располагаются не плоскопараллельно, но под небольшим углом. Корпус зеркала оборудован механизмом, с помощью которого выставляются положения «день» или «ночь». В дневном положении объекты позади автомобиля ярко отражаются от зеркального слоя, а в ночном отражение не отличается большой яркостью. Регулировка осуществляется или вручную, или за счет автоматики, считывающей показания от датчиков освещенности.

Правильная регулировка

В большинстве зеркал оптический элемент фиксируется неподвижно относительно корпуса. Поэтому регулировка сводится к повороту всего зеркала на его кронштейне. А в более современных моделях оптический элемент может быть отрегулирован дистанционным приводом.

Он может включать в себя рычаг, тросик или электрический привод. Рычажный и тросиковый механизм имеет специальную рукоятку, расположенную рядом с креплением зеркала в салоне. В свою очередь, управление электроприводом осуществляется нажатием кнопок на дверях, или же центральной консоли или панели приборов.

Суть регулировки сводится к получению максимально обзора и уменьшению площади так называемых «мертвых зон». Напомним, что это такая зона, в которой не просматриваются соседи по потоку на дороге. Наличие таких зон заставляет водителей при перестроении пригинаться к рулю, при этом смотря в зеркало, или же ставить дополнительные зеркала. Вот как должно быть:

  • В левом боком зеркале едва просматривается крыло автомобиля. Отрегулировать зеркало можно находясь в салоне: отклонитесь влево, едва не касаясь окна, и настройте зеркало так, что было хорошо видно заднее крыло. Сев в обычное положение, пронаблюдайте за отражением и в случае нужды доведите зеркало;
  • То же правило соблюдается и при регулировке правого бокового зеркала: заднее крыло в нем едва видно. Есть также один нюанс. Отражение должно охватывать примерно 70% земли и 30% неба (следите за линией горизонта). Так вы сможете лучше рассмотреть поребрик во время парковки;
  • Салонное зеркало нужно просто отцентрировать.

Если раньше вы регулировали зеркала по-другому, первое время вам будет сложно понять ситуацию на дороге. Однако, именно с такими настройками площади мертвых зон будут минимальны. Вы сможете четко видеть участников движения в большом конусе позади своего автомобиля: находящийся сразу за вами автомобиль виден в салонное зеркало, а при перестроении он сразу попадет в отражение одного из боковых, а сами боковые охватывают не только дорогу. При параллельной парковке вам все равно нужно будет немного отклоняться.

Критерии выбора

Купить качественное зеркало может быть непросто. Зеркальный элемент покрывается слоем оксида серебра (амальгамы), а также специальной краской. В подделках вместо оксида серебра используется алюминий. Алюминиевое покрытие долго не служит.

Среди дополнительных опций наружных зеркал встречается подогрев. Нагревательные элементы могут быть следующими:

  • Тонкая проволока, покрытая термостойкой изоляцией. Проволока находится на обороте отражающих элементов;
  • Резистивный элемент трафаретного типа, который состоит из токопроводящей пасты. Паста наносится на полимерную пленку малой толщины;
  • Сплошной резистивный элемент. Речь идет об особой пленке, которая находится на обратной стороне оптического элемента. Пленка также играет роль отражающего слоя.

Электрический обогрев может быть соединен параллельно с электроцепью обогрева заднего стекла, или подключен к собственной цепи с предохранителем, рассчитанным на ток 5,0-7,5 Ампер. Сама функция обогрева очень полезна, особенно если автомобиль эксплуатируется в регионах с холодным климатом.

Само зеркало обязательно гладкое, ровное, без сколов, пузырьков воздуха и мелких царапин. Оно не имеет глянцевого блеска. Проведите по нему рукой – на ощупь оно чем-то напоминает лакокрасочное покрытие кузова. Если пропитать ватный тампон раствором азотной кислоты и положить его на зеркало, спустя час его поверхность никак не изменится.

Чтобы найти оригинал и аналоги, можно искать по VIN-коду, или же по данным транспортного средства: модель, производитель, годы выпуска. Приоритетными все равно остаются оригинальные зеркала – ни один аналог не эксплуатируется так долго, как качественная деталь, устанавливаемая на заводе автоконцерна. А вот покупать дополнительные зеркала «мертвых зон» придется аналоговые. Однако отметим, что не всегда они нужны. Во-первых, стоит отрегулировать штатные детали как мы советовали выше и оценить удобство езды. Во-вторых, вам придется переключаться с бокового зеркало на дополнительное, что требует большого внимания и концентрации.

Если вам предлагают хорошие зеркала с антибликовым покрытием и подогревом, стоит брать именно их. С ними вождение будет максимально комфортным и безопасным.

 

Экскурс по брендам

Лучшим вариантом будет купить оригинальную OEM-запчасть для вашей модели авто. Это будет качественное зеркало, в котором идеально все – от кронштейна до зеркального элемента. Служить оно будет очень долго. Правда, если вы захотите перейти от плоского зеркала к асферическому или наоборот придется брать аналог.

Хорошие варианты предлагают следующие фирмы: Ergon (Россия), TYC и FPS (Тайвань), Polcar (Польша). Зеркала последнего производителя отличаются демократичной ценой.

Также стоит обратить внимание более дешевые варианты от фирм GM (Южная Корея), Blic (Польша), Политехник (Россия). Не лучшие отзывы собирают зеркала Total View из Китая.

Вывод

Все автомобильные зеркала от дорогостоящих оригиналов до дешевых аналогов справляются со своей основной задачей. Самое интересное кроется в деталях, дополнительных опциях и сборке. Бюджетные зеркала быстро выходят из строя, так как на их производстве по максимуму экономили. Даже если экономия у вас в приоритете, все равно стоит рассматривать вариант покупки оригинала или продукции TYC, Ergon или Polcar – единожды заплатив больше, в ближайшей перспективе вы не будете искать замену. Целесообразнее будет менять не все зеркало в сборе, а только зеркальный элемент.

Советуем брать асферические зеркала и приспособиться к езде именно с ними. Они гарантируют хороший обзор, а значит и безопасность водителя, пешеходов и других участников движения.


Зеркало выводит из «мертвой зоны»

Петербургские специалисты разработали новую конструкцию зеркала заднего вида, в которой сочетаются сферический  и асферический зеркальные элементы.

Зеркало заднего вида для водителя – одна из важнейших вещей, обеспечивающих безопасность на дороге. Конечно,  для правильной оценки дорожной обстановки важна сама  установка зеркал, выбранная зона обзора. Но не менее  важно и то, что сможет в зеркале увидеть водитель. Чем больше отражается в автомобильных зеркалах, тем полнее и достовернее информация о дорожной обстановке в процессе управления автомобилем.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Интересную собственную конструкторскую разработку в области автомобильных зеркал предлагает научно-производственная компания «Политех» из Санкт-Петербурга. Специалистами предприятия разработана новая конструкция зеркала, сочетающая асферический и сферический зеркальные элементы, что позволяет заметно увеличить зону заднего обзора водителя.

Зеркало разделено на две зоны. Ближняя к водителю и большая по размеру зона «А» (см рисунок) представляет собой обыкновенное сферическое зеркало. Поле обзора в этой зоне не должно быть меньше, чем это предусмотрено стандартами для зеркал соответствующего класса.

Другая зона «В» — выпуклая поверхность дальнего от водителя края оптического элемента — математически рассчитана и выгнута по особому закону (с постепенным увеличением кривизны по мере приближения к краю зеркала). Благодаря этому в асферической зоне просматривается существенно увеличенный сектор пространства.
Таким образом, асферическое зеркало позволяет водителю полнее контролировать дорожную обстановку, не терять из виду другие машины на дороге в процессе движения. Этот эффект достигается за счет существенного расширения сопредельных зон отражения зеркала (сферической и асферической), который получается благодаря увеличению угла обзора водителя — до 40° (вместо 13° для стандартных автомобильных зеркал).

Главное  достоинство такого комбинированного зеркала со сферическим и асферическим элементами  состоит в том, что водитель будет избавлен от так называемой «мертвой зоны», т.е. такого положения и момента, когда автомобиль, идущий сзади, на некоторое время пропадает из поля зрения в паре десятков метров от наблюдателя.

Для удобства водителя между сферической и асферической зоной на зеркало наносится заметная разделительная линия. При этом кривизна асферического зеркала подобрана таким образом, чтобы по мере сближения объекта с автомобилем наблюдателя, отражение объекта (сзади приближающейся машины) плавно перемещалось из асферической зоны в сферическую и приобретало реальные очертания.

Как показали проведенные испытания в дорожных условиях, новинка — асферические зеркала являются достойной альтернативой обычным зеркалам с плоским или только сферическим зеркальным элементом и призваны сделать вождение автомобилем более  безопасным и комфортным.

Автомобильные зеркала — Международный Водительский Центр

Каждый автовладелец знает, что автомобильные зеркала – важный элемент безопасной езды и парковки. Ориентироваться в окружающей обстановке невозможно без зеркал, предоставляющих обзор сзади и зеркал, предназначенных для обеспечения комфорта во время движения. Вроде бы такая мелочь, а современное авто без зеркал уже немыслимо.

Как появились зеркала в автомобилях

Первое зеркало в салоне появилось практически сразу, как только автомобили стали более-менее популярным видом передвижения. Но зеркало заднего вида пришло в автомобиль лишь в 1911 г. Это было во время гонок на 500 миль в Индианаполисе, а автомобиль, на котором было установлено зеркало – Marmon Model 32 «Wasp». Человеком, использовавшим его, был участник соревнований по имени Рэй Хэррон. В отличие от остальных гонщиков у него не было своего механика для сопровождения в гонке, на которого возлагались обязанности показывать водителю маршрут и сообщать о ситуации позади автомобиля. И тогда Хэррон просто взял карманное зеркальце и прикрепил его к автомобилю. Его машина пришла первой.

Боковые зеркала появились ещё позже. Только в 50-х гг. XX в. начали устанавливать одно наружное зеркало со стороны водительского кресла, а на противоположной стороне оно появилось несколько позже. При этом боковые зеркала устанавливали не только на дверях автомобиля, но и на передних крыльях. Особенно модно это было в середине прошлого столетия в США, где на автомобилях с длинными капотами зеркала устанавливали на значительном расстоянии от салона. Данная мода возникла одновременно с появлением панорамных ветровых стекол, сквозь которые были отлично видны крылья автомобиля. Теоретически это было очень удобно и повышало безопасность, ведь для того, чтобы посмотреть в зеркало заднего вида, водителю не нужно было поворачивать голову, он видел его через лобовое стекло, не пересекая взглядом автомобильную стойку.

Современные автозеркала: функционал и значение

Современные автомобильные зеркала являются непростым устройством, многие из них даже оснащены электронной частью. Последняя в первую очередь направлена на регулировку угла видимости, а смонтированное и запрограммированное электрическое дистанционное складывание способно его предохранить от возможных повреждений при стоянке. Также современные автомобильные зеркала производят с функцией обогрева, которая подсушивает их в слякотную погоду и борется с зимним обледенением поверхности зеркала.

Обычный автомобиль оснащается в базовой комплектации тремя зеркалами – салонным и двумя боковыми. Салонное зеркало стандартно устанавливается в верхней части лобового стекла. Оно помогает водителю ориентироваться при парковке задним ходом. Благодаря ему во время движения можно видеть автотранспорт, находящийся сзади. Но салонное зеркало не позволяет делать обзор места, которое находится внизу за машиной.

Боковые зеркала помогают при перестроении на дороге, на поворотах и при парковке автомобиля задним ходом. Однако наличие всех зеркал в машине не может в полной мере обеспечить панораму со всех сторон. Всегда находятся определённые слепые или мёртвые зоны обзора для водителя.

Виды автомобильных зеркал

Боковые зеркала бывают левосторонние и правосторонние. Многие водители не обращают внимание на данный момент, совершая при этом ошибку. Установка правостороннего зеркала слева намного уменьшает необходимую зону обзора. Автомобильные зеркала можно также разделить на категории по форме: плоские, асферические и сферические:

Боковые плоские зеркала, которые снимают искажение, убавляют мёртвую зону обзора со стороны водителя.

Асферические и сферические зеркала способны умножать угол обзора для водителя, но могут немного искажать видимую им картинку. Боковое зеркало, расположенное на противоположной стороне от водительского места, всегда имеет сферический тип. Данное зеркало немного уменьшает видимость, но к такому положению легко можно приспособиться.

Электронные помощники зеркал

Автомобильные зеркала оснащаются датчиками слепых зон. Если в такую зону попадает едущий сзади автомобиль, происходит немедленное оповещение водителя миганием светового элемента на корпусе зеркала.

Многие зеркальные элементы оснащены тонировкой во избежание ослепления водителя во время ночного движения. Фары едущих сзади автомобилей попадают лучами на боковые и салонное зеркала. Отражаясь, свет определённым образом попадает прямо в глаза. Предупреждают ослепление тонировка зеркал, применение материалов с переменной прозрачностью и использование призматического оптического элемента.

Боковые зеркала нередко имеют встроенные повторители поворотных указателей, выполненные из светодиодных элементов.

Настраивание автомобильных зеркал

Цель настройки зеркал – получение объективной картины как с боковых, так и с задней стороны борта автомобиля. Подобный обзор требуется, если водитель собирается:

– тронуть авто с места;

– выполнить манёвр при движении;

– сделать обгон;

– повернуть авто;

– затормозить;

– правильно припарковаться;

– открыть дверцу.

Таким образом, правильная настройка зеркал позволяет водителю получать наиболее полную информацию о сложившейся ситуации и принимать верное решение при выполнении манёвра, ибо она исключает «мёртвые зоны», усложняющие обзор.

Перед настройкой всех трёх зеркал (двух боковых и единственного внутри салона) водитель должен принять удобное положение, в котором ему будет комфортно вести автомобиль. Настройку необходимо осуществлять, не меняя выбранного положения.

Настройка зеркала внутри салона: правильно отрегулированным считается зеркало, центр обзора в котором совпадает с центром заднего стекла. При такой настройке получается панорамный обзор трассы позади автомобиля.

Настройка боковых зеркал: боковое зеркало должно открывать водителю обзор части своего автомобиля. Кроме того, в зеркале должны отражаться дорога и обочина позади машины вместе с участниками движения.

Существуют некоторые особенности при настройке боковых зеркал:

– в зеркале обязательно должен быть виден бок собственного автомобиля, отражение должно занимать 1-2 см площади зеркала;

– по нижней части зеркала должна проходить линия горизонта;

– основная площадь зеркала отводится под отражение части дороги позади автомобиля: в правом зеркале справа от водителя, в левом – слева.

Ни в коем случае нельзя настраивать зеркало так, чтобы боковая часть транспортного средства не отображалась. Это затруднит правильную оценку обстановки в привязке к своему автомобилю.

Некоторые зеркала возможно настраивать при помощи дистанционного привода, который может быть электрическим, рычажным или тросиковым.

Идеально настроенные зеркала – это безопасность при совершении манёвров на трассе.

Подогрев внешних зеркал автомобиля

На многие модели внешних боковых зеркал монтируется система электрического обогрева оптических компонентов, которая обеспечивает их запотевание и удаление влаги с них или льда. Подогрев производится электротоком от бортовой сети транспортного средства.

Существуют следующие основные типы нагревательных элементов:

  1. Резистивный трафаретный элемент, который изготавливается с токопроводящей пасты, что наносится на полимерную пленку методом трафаретной печати.
  2. Элемент в качестве резистивной проволоки и термостойкой изоляции, который крепится на обратной поверхности отражающего стекла.
  3. Сплошной резистивный охлаждающий компонент, который выполнен в качестве пленки на обратной поверхности оптического элемента и одновременно выполняет функцию отражающего слоя.

Электрический подогрев к наружным зеркалам может быть подключён следующими методами:

А. Подключение к отдельной электроцепи, которая включает реле, выключатель и предохранитель на 5-7,5 А.

Б. Параллельное подсоединение к электроцепи обогрева заднего стекла, когда потребляемая мощность нагревательных компонентов зеркал небольшая (10-12 Вт).

Правильно настроить зеркала – ещё не гарантия безопасной езды. Прежде всего необходимо получить документ, дающий право на управление автомобилем. Подобное водительское удостоверение, только международного образца, можно оформить прямо на нашем сайте. Это совсем несложно и быстро. Не упустите возможность обзавестись международным водительским удостоверением.

Методика измерения параметров вогнутых крупногабаритных асферических зеркал с помощью датчика волнового фронта

Методика измерения параметров вогнутых крупногабаритных асферических зеркал. .. 593

следует заметить, что в реальной установке присутству-

ют дополнительные факторы, способные повлиять на

погрешность [21].

В первую очередь, методика оценки волнового фронта

может быть неприменима для оптических поверхностей

со значительным СКО формы поверхности, так как

волновой фронт, отразившийся от этой поверхности,

также будет иметь значительное СКО. Без информации

о параметрах поверхности оценка волнового фронта по

приведенной методике может дать множество комбина-

ций радиуса и параметра conic.

Также необходимо учитывать параметры источника

излучения, которые могут изменяться во времени. Более

того, в методике предполагается, что источник излуче-

ния является точечным, поэтому в реальной установке

требуется использовать источник с минимальным раз-

мером излучающей площадки.

Перед проведением измерений требуется начальная

калибровка датчика волнового фронта, так как в реаль-

ной установке перед ним будет находиться объектив,

имеющий ненулевые аберрации.

Заключение

Разработанная методика позволяет достаточно просто

осуществлять измерения радиуса и эксцентриситета во-

гнутых крупногабаритных асферических зеркал с помо-

щью датчика волнового фронта. Получены аналитиче-

ские выражения, напрямую связывающие коэффициенты

Цернике a4иa9с параметрами зеркала Rvиk.

Показано, что методика не требует точной юстировки

зеркала перед измерениями. Проведенный компьютер-

ный анализ показал, что разработанная схема позволяет

осуществлять измерения с погрешностями δRv<0.1%

иδk<0.01 для зеркал с радиусами от 100 до 2000 mm,

а для зеркал с радиусами более 5000 mm δRv<0.01% и

δk<0.001.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

Список литературы

[1]Nikitin A., Sheldakova J., Kudryashov A. et al. // Proc. SPIE.

2016. V. 9754, Photonic Instrumentation Engineering III,

97540K. doi 10.1117/12.2219282

[2]Gladysheva Y. V., Zhivotovsky I.V., Denisov D.G. et al. //

J. Phys. Conf. Ser. 2015. V. 584. N 1. 012020.

doi 10.1088/1742-6596/584/1/012020

[3]Patti M., Lombini M., Magrin D. et al. // Proc. SPIE. 2018.

V. 10690, Optical Design and Engineering VII, P. 106902C.

doi 10.1117/12.2312067

[4]Breckinridge J.B. Basic Optics for the Astronomical Sciences.

SPIE, 2012. 448 p.

[5]Abdulkadyrov M.A., Ignatov A.N., Patrikeev V.E. et al. //

Proc. SPIE. 2004. V. 5494, Optical Fabrication, Metrology,

and Material Advancements for Telescopes.

doi 10.1117/12.553006

[6]Zhao C., Zehnder R., Burge J.H., Martin H.M. // Proc.

SPIE. 2005. V. 5869, Optical Manufacturing and Testing VI,

P. 586911. doi 10.1117/12.615465

[7]Zhao C., Zehnder R., Burge J.H. // Optical Engineering. 2005.

V. 44. N 9. 090506. (1 September 2005).

doi 10.1117/1.2047594

[8]Yi H., Zhang R., Hu X. et al.// Optics & Laser Technology.

2016. V. 43. N 4. P. 911−915. June 2011.

doi 10.1016/j.optlastec.2010.09.014

[9]Yang Z., Gao Z., Yuan Q. // Optics and Lasers in Engineering.

2013. V. 56. P. 35−40. May 2014.

doi 10.1016/j.optlaseng.2013.12.008

[10]Santiago-Alvarado A., V’azquez-Montiel S., Gonz’alez-

Garc’ıa J., L’opez-L’opez A. // Proc. SPIE. 2008. V. 7066,

Two- and Three-Dimensional Methods for Inspection and

Metrology VI, P. 70660R. doi 10.1117/12.795725

[11]Srivastava A.K., Sati K.C., Kumar S. // International Journal

of Scientific & Engineering Research. 2017. V. 8. N 7, July

2017.

[12]Guy Artzner // Pure and Applied Optics: Journal of the

European Optical Society Part A. 1998. V. 7. N 3.

doi 10.1088/0963-9659/7/3/005

[13]Nikitin A., Sheldakova J., Kudryashov A. et al. // Proc. SPIE.

2015. V. 9369, Photonic Instrumentation Engineering II,

P. 936905. doi 10.1117/12.2085263

[14]Nikitin A., Baryshnikov N., Denisov D. et al. // Proc. SPIE.

2018. V. 10539, Photonic Instrumentation Engineering V,

P. 105390Z. doi 10.1117/12.2297078

[15]Radiant Zemax, Zemax User’s Manual, Radiant Zemax LLC,

2012. p. 205.

[16]Михельсон Н.Н. Оптика астрономических телескопов и

методы ее расчета. М.: Физико-математическая литерату-

ра, 1995. 333 с.

[17]Thorlabs Linear Translation Stage [Электронный ресурс]

Режим доступа: https://www.thorlabs.com/

newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=5697

[18]Kovalev M.S., Krasin G.K., Odinokov S.B., Soloma-

shenko A.B., Zlokazov E.Yu. // Opt. Express. 2019. V. 27.

P. 1563−1568. doi 10.1364/OE.27.001563

[19]Razgulin A.V., Kuzhamaliyev Y.Z., Goncharov A.S. et al. //

Atmos. Ocean Opt. 2017. V. 30. P. 399.

doi 10.1134/S1024856017040091

[20]Yoder P., Jr., Vukobratovich D. Opto-Mechanical Systems

Design. V. 2. CRC Press, 2015. 502 p.

[21]Piskunov T.S., Baryshnikov N.V., Zhivotovskii I.V. // Measure-

ment Techniques. 2015. V. 58. N 3. P. 292−299.

doi 10.1007/s11018-015-0702-6

38 Оптика и спектроскопия, 2019, том 127, вып. 4

Сферические и асферические зеркала — Энциклопедия по машиностроению XXL

Применяются плоские, сферические и асферические зеркала с наружным и задним отражающим покрытием (сплошным или частично отражающим и частично пропускающим свет).  [c.224]

Сферические и асферические зеркала  [c.225]

Сферические и асферические зеркала (параболические, гиперболические, эллиптические), внеосевые с внешней и с задней отражающими поверхностями применяются для объективов астрономических приборов, объективов микроскопов, телеобъективов фотоаппаратов, для прожекторов и различных осветительных устройств.  [c.225]


Применяются плоские, сферические и асферические зеркала с наружным и задним отражающим покрытием (сплошным или частично отражающим и частично пропускающим свет). Плоские зеркала применяются в тех случаях, когда они дают выигрыш в весе и простоте конструкции по сравнению с отражательными призмами.  [c.168]

Некоторые трудности представляет крепление сферических зеркал некруглой формы и асферических зеркал. На рис. 56 и 57 показано креп-  [c.334]

Нетрудно вывести уравнение для асферической поверхности корректирующей пластинки камеры Шмидта. Для этого сравним уравнение сферического, и параболического зеркал. Уравнение сферического зеркала радиуса Я 2[ имеет вид (рис. 6.22)  [c.235]

Первый признак, по которому происходит это деление, — вид основных оптических деталей системы, определяющих ее оптические свойства. Если форма или сходимость пучка лучей, проходящего через систему, изменяется с помощью линз, то система называется линзовой. Системы, в которых для этой цели применяют сферические или асферические зеркала, называются зеркальными. Если в оптической системе одновременно используют детали с преломляющими или отражающими поверхностями, т. е. линзы и зеркала, то систему называют зеркально-линзовой.  [c.97]

Крупный шаг в развитии изображающей рентгеновской оптики был сделан в 1952 г. Вольтером [86], который предложил использовать осесимметричные, глубоко асферические зеркала о поверхностями вращения второго порядка. Такие зеркала не имеют астигматизма и сферической аберрации, апертура пучка может быть значительно большей, чем в системах скрещенных зеркал. Вольтер показал, что кома первого порядка, препятствующая построению изображений с помощью одиночных осесимметричных зеркал скользящего падения, значительно снижается в системах с четным числом отражений. К ним относятся системы параболоид—гиперболоид , гиперболоид—эллипсоид , параболоид—эллипсоид и ряд других, которые будут подробно рассмотрены ниже. Системы, построенные на идеях Вольтера, в настоящее время находят широкое применение в различных рентгеновских приборах.  [c.158]

Для устранения хроматизма целесообразно применять зеркальные объективы. Однако здесь надо опасаться сферической аберрации и астигматизма. Для их устранения или уменьшения применяют асферические зеркала и, в частности, параболические. В приборах для инфракрасной области спектра применяются только зеркальные объективы. Чаще всего один зеркальный объектив выполняет функции объективов входного и выходного коллиматоров, т. е. используется автоколлимационная схема.  [c.346]

Если испытуемая поверхность имеет идеальную форму, а центр кривизны С сферического зеркала 7 и задний фокус Р объектива 5 совмещены с геометрическими фокусами и Р.,, то волновой фронт выходящей из рабочей ветви волны должен быть плоским. Плоская волна из рабочей ветви интерферирует с плоской эталонной волной образуется картина полос равной толщины. По виду этих полос судят о качестве асферической поверхности.  [c.148]


Хотя рефлекторы свободны от хроматической аберрации, однако при сферической форме зеркал весьма значительной помехой является сферическая аберрация. Поэтому в хороших рефлекторах приходится пользоваться асферическими зеркалами, например, в виде параболоида вращения, которые технически значительно сложнее изготовлять. Обычно применяют сложные системы из двух неплоских асферических зеркал (главного и вторичного), подобные изображенной на рис. 14.18 (система Кассегрена). Дальнейшее усовершенствование подобных рефлекторов может быть получено за счет взаимной компенсации аберраций, вносимых каждым из зеркал.  [c.335]

Скрещенные системы Киркпатрика и Баеза имеют свои недостатки. Во-первых, при использовании сферических или цилиндрических зеркал апертура системы ограничивается комой и сферической аберрацией, поскольку в скрещенной системе эти аберрации не компенсируются. Для их уменьшения было предложено использовать зеркала асферической формы, в частности — с поверхностями третьего порядка [5]. Однако из-за трудности изготовления такие системы распространения не получили.  [c.163]

Кроме того, число элементов в оптической схеме минимально по сравнению с рассмотренными выше, и не требуется плоское эталонное зеркало, поскольку отражение от опорного зеркала происходит в малой области. Диафрагма вблизи опорного зеркала пропускает только нулевую пространственную частоту. В отличие от всех вышерассмотренных типов преобразований (сферический в асферический, плоский в квазиплоский), в этой схеме компенсатор должен не только вносить заданные аберрации в волновой фронт, но и иметь некоторую положительную оптическую силу. Таким образом, ДОЭ на рис. 8.4 является аналогом асферической линзы, в то время как в схемах на рис. 8.1-8.3 — аналогом пласташки с заданными аберрациями. Из-за знaчитeJП)HOЙ разности хода лучей межд — плоским и асферическим фронтами, соот-ветствуюшцй компенсатор должен иметь несколько тысяч структурных зон (колец), изготовление которых является трудной технологической задачей.  [c.544]

Как известно, параболические рефлекторы, идеально исправленные в отношении сферической аберрации, обладают очень значительной комой. Последнюю можно устранить применением двух асферических зеркал их форма определяется из условия апланатизма, которое должно выполняться для всего отверстия пучка. Рассмотрим здесь наиболее изящный с математической точки зрения прием Шварцшильда, который привел задачу к системе дифференциальных уравнений первого порядка. Пусть АМ (рис. IX. 13) — меридиональное сечение поверхности первого большого зеркала телескопа ВМ — меридиональное сечение поверхности второго малого зеркала. Луч, падающий на систему параллельно оси, проходит через точки С, А, В, 3. Если точка 5 лежит за первым зеркалом, в ием делается отверстие можно также еще отбросить лучи в сторону с помощью плоского зеркала, как в телескопе Ньютона, Пусть f и — фокусные расстояния большого и малого зеркал ё расстояние между нх верпшнами  [c.563]

Шварцшильд [181 в 1904 г. н Кретьен [111 в 1922 г. предложили применять зеркала асферической формы с таким расчетом, чтобы исправить сферическую аберрацию н отступление от закона синусов. Шварцшильд достиг этого результата решением системы двух дифференциальных уравнений. Кретьен пришел к подобным результатам на основании теории аберраций 3-го порядка. Системы Кретьена были изготовлены и получили большое применение в астрономии.  [c.324]

Вернемся к системам, состояш,им из большого сферического зеркала и афокального компенсатора в сходящемся пучке, и системам Кассегрена с большим асферическим зеркалом. При своей крайней простоте эти системы обладают весьма ценным свойством, вытекающим из того, что компенсаторы к ним обладают малыми значениями параметров Р и W, что обеспечивает возможность получения светосильных и сравнительно широкоугольных систем.  [c.357]

Несколько позже была выдвинута идея использования поверхностей вращеиЛя для образования изображений. Легко показать, что число поверхностей должно быть четным. Уже при двух зеркалах можно полностью исправить сферическую аберрацию и кому. Дальнейшее усложнение нецелесообразно из-за трудностей изготовления асферических поверхностей с той высокой точностью, которой требует длина волны отражаемых лучей — на один-два порядка выше, чем у обычных зеркал ответственных оптических систем.[c.385]


Седьмая глава посвящена применению отражательных дифракционных рещеток для получения рентгеновских спектров и спектральных изображений. Высокая эффективность этих элементов, как и зеркал, может быть достигнута только при скользящем падении (если не говорить о многослойных покрытиях), которое при использовании обычных сферических решеток приводит к большим аберрациям. В седьмой главе кратко рассматриваются основные типы решеток с коррекцией аберраций решетки асферической формы, с переменным шагом и кривизной штрихов. Весьма важным является вопрос об эффективности нарезных и гологра-  [c.8]

Асферические решетки. Существенным недостатком сферической вогнутой решетки является астигматизм, в результате чего энергия, проходящая, через щель, распределяется на площади изображения, высота которого может оказаться в несколько раз больше высоты освещенной части щели. Это приводит к тому, что уменьшается освещенность изображения, и приходится увеличивать экспозицию при фотографической регистрации. При фотоэлектрической регистрации желательно использовать весь световой поток, пропущенный прибором, однако вследствие астигматизма изображение щели может оказаться так велико, что выйдет за пределы фотокатода. В обоих случаях это ухудшает условия регистрации спектра. Кроме того, астигматизм затрудняет получение спектров сравнения и, даже при очень малом наклоне щели относительно штрихов решетки, уменьшает разрешающую способность. Рекомендуемые иногда для исследований видимой области спектра способы установки решетки, уменьшающие астигматизм, например, установка Вод-сворта [41], редко применяются для вакуумного ультрафиолета, так как требуют дополнительной оптики. Для уменьшения астигматизма пользуются при освещении входной щели тороидальными зеркалами, см., например, [42] применение тороидального зеркала позволяет в некоторых случаях освободиться и от спектров высоких порядков. Астигматизм можно уменьшить для отдельных точек фокальной поверхности, если производить нарезку с переменным шагом на сферических поверхностях [43, 44]. Для этих решеток фокальная кривая для меридиональных лучей смещена по отношению к кругу Роуланда, и она пересекается с фокальной кривой для сагиттальных лучей. Стигматическое изображение получается при угле дифракции 45° в автоколлнмационной схеме и в схеме нормального падения.  [c.137]

Для решения широкого класса задач астрономии, оптического приборостроения и оптической обработки тформадии необходимы высококачественные асферические поверхности, например, параболическая оптика для больших телескопов. Получение асферических поверхностей высокого качества зависит от разработки эффективных методов их аттестации [1-4]. Методы аттестации асферических поверхностей основаны на созданжи эталонных волновых фронтов, форма которых соответствует контролируемой поверхности. Сферические ж плоские водаовые фронты естественным образом формируются в классических оптических системах, состоящих из линз, призм, сферических зеркал, а также пробными стеклами. Создание эталонов волновых фронтов более сложной формы наталкивается на значительные трудности.[c.541]

Если не требуется высокого разрешения, можно применять сферические зеркала это целесообразно в схемах Водсворта— Черни (с призмой) и горизонтальной несимметричной схеме Эберта—Фасти (с решеткой) при относительных отверстиях примерно до 1 7, а в автоколлимационной схеме до 1 10. В наименее ответственных случаях (для разделения порядков дифракционного спектра) можно применять самую простую автоколлимационную схему с полупризмой. При работе в инфракрасной области (25—50 мкм) также нет необходимости в применении асферической оптики Из-за большой X нормальная ширина щели значительна и требования к коррекции аберраций не являются жесткими.  [c.387]

В 1930 г. гамбургский оптик Бернард Шмидт сконструировал телескоп нового типа, состоящий из сферического зеркала и соответствующим образом рассчитанной асферической линзы, помещенной в центр кривизны зеркала. Оказалось, что такая система (она рассмотрена более подробно в 6.4) обладает замечательными свойствами. С помощью этого телескопа удается сфотографировать на одной пластинке очень большой участок неба, в сотни раз превышающий по размерам участок, который можно сфотографировать при использовании телескопов обычной конструкции. С тех пор камера Шмидта стала очень важным инструментом при астрономических наблюдениях. Асферические системы, в которых используется принцип камеры Шмидта, применяются также в некоторых телевизионных приемниках ироекторного типа (см., например, (52J), в рентгеновской фотографии с флуоресцирующим экраном и в некоторых скоростных спектрографах с низкой дисперсией. Асферические поверхности находят также полезное применение в микроскопии (см. 6.6).  [c.191]

Менисковые системы не могут быть столь свсто-сильны, как камерыШмид-та, по зато оии не имеют сложных асферических поверхностей и почти в два раза короче, что очень важно с точки зрения стоимости купола. Но если пойти на небольшоеот-ступление от строго сферической формы поверхностей т. в. нанести незначительную ретушь на зеркало или иа одну из поверхностей мениска, то остаточная сферическая аберрация может быть исправлена полностью. Если ретушь наносить на зеркало, то максималь-цая асферичность исправляющая остаточную сферическую  [c.286]

Реальная оптическая система образуется совокуп ностью оптических деталей линз, призм, зеркал и т. д. взаимоположение которых устанавливается расчетом Каждая оптическая деталь ограничивается поверхностью на которой лучи испытывают преломление или отражение Поверхности выполняют сферическими, плоскими, цилин дрическими, торическими, коническими и несфериче скими (асферическими).  [c.15]


Разница между выпуклым и вогнутым зеркалом

Зеркало относится к любой гладкой полированной или блестящей поверхности, которая может отражать луч света и формировать изображения. Это может быть двух типов, то есть плоское зеркало и сферическое зеркало. Зеркало, отражающая поверхность которого является плоским, является плоским зеркалом, тогда как зеркало с изогнутой отражающей поверхностью называется сферическим зеркалом. Сферическое зеркало бывает двух типов: выпуклое и вогнутое. Выпуклое зеркало имеет отражающую поверхность, которая выпирает наружу.

Напротив, в вогнутом зеркале отражающая поверхность выпучена внутрь.

Основное различие между выпуклым и вогнутым зеркалом заключается в изображении, образованном двумя зеркалами, то есть в то время как выпуклое зеркало образует уменьшенное изображение, вогнутое зеркало либо образует увеличенное изображение, либо уменьшенное изображение, в зависимости от положения объекта.

Сравнительная таблица

Основа для сравненияВыпуклое зеркалоВогнутое зеркало
Имея в видуПод выпуклым зеркалом подразумевается зеркало, отражающая поверхность которого удалена от центра кривизны.Вогнутое зеркало относится к зеркалу, отражающая поверхность которого находится к центру кривизны.
форма
Центр кривизныЛежит за зеркаломЛежит перед зеркалом
ТипРасходящееся зеркалоСходящееся зеркало
ОбразВиртуальный образ формируется.Реальное или виртуальное изображение формируется.
Используется в качествеЗеркала заднего вида в автомобилях и мотоциклах.Отражатели в проекторах, прожекторах и т. Д.

Определение выпуклого зеркала

Выпуклое зеркало, иначе называемое расходящимся зеркалом, поскольку падающий луч, выходящий из того же источника (точки), будет отражаться и двигаться в другом направлении. Следовательно, световые лучи не будут пересекаться на стороне объекта зеркала и образуют виртуальное изображение реального объекта.

Это тип сферического зеркала, в котором отражающая поверхность изогнута наружу, то есть источник света. Он формирует виртуальное изображение, когда после отражения от зеркала луч света встречается в определенной точке. Сформированное изображение является прямым и уменьшенным в размере относительно объекта.

Посмотрите на таблицу, чтобы понять положение и относительный размер изображения, образованного выпуклым зеркалом:

Положение объектаПоложение изображенияРазмер изображенияПрирода изображения
На бесконечностиВ фокусе (F) за зеркаломСильно уменьшенный, размер точкиВиртуальный и прямой
Между бесконечностью и полюсом (P)Между P и F, за зеркаломуменьшенныйВиртуальный и прямой

Эти зеркала используются в качестве зеркал заднего вида в автомобилях или мотоциклах, банкоматах, коридорах школ, больниц, магазинов и т. Д., Чтобы помочь людям увидеть, что происходит за ними.

Определение вогнутого зеркала

Вогнутое зеркало представляет собой сходящиеся зеркала, благодаря тому, что когда падающие на поверхность зеркала параллельные падающие лучи падают, они отражаются и встречаются в определенной точке, то есть в фокусе. Его форма идентична ложке. Отражающая поверхность вогнутого зеркала изогнута внутрь, чтобы сфокусироваться, то есть от источника света. Когда свет отражается от кривой до определенной области, они образуют изображение.

Он может отражать изображения двумя способами:

  • Когда объект находится ближе к зеркалу, сформированное изображение будет казаться большим и правой стороной вверх, то есть формируется виртуальное изображение.
  • Когда объект находится дальше от зеркала, сформированное изображение будет казаться маленьким и перевернутым, то есть формируется реальное изображение.

Посмотрите на таблицу ниже, чтобы понять формирование изображения для различных положений объекта:

Положение объектаПоложение изображенияРазмер изображенияПрирода изображения
На бесконечностиВ центре вниманияСильно уменьшенный, размер точкиРеальный и перевернутый
За пределами CМежду F и CуменьшенныйРеальный и перевернутый
На СНа СТот же размерРеальный и перевернутый
Между C и FЗа пределами CувеличенныйРеальный и перевернутый
В FНа бесконечностиСильно увеличенРеальный и перевернутый
Между P и FЗа зеркаломувеличенныйВиртуальный и прямой

Эти зеркала используются в качестве отражателей в фарах автомобилей, прожекторах, проекторах и т. Д. Они также используются стоматологами или в качестве зеркал для бритья.

Ключевые различия между выпуклым и вогнутым зеркалом

Разница между выпуклым и вогнутым зеркалом объясняется ниже:

  1. Тип сферического зеркала, отражающая поверхность которого выпучена наружу, в том смысле, что его поверхность противоположна центру сферы, называется выпуклым зеркалом. Изогнутое зеркало, отражающая поверхность которого изогнута внутрь, т. Е. Обращено к центру сферы, называется вогнутым зеркалом.
  2. Фокусная точка выпуклого зеркала лежит позади зеркала, тогда как в случае вогнутого зеркала фокус находится перед зеркалом.
  3. Выпуклое зеркало также называют расходящимся зеркалом, поскольку световой луч, исходящий от того же источника, будет отражаться и расходиться. В отличие от этого, вогнутое зеркало является сходящимся зеркалом, так как когда параллельный луч света падает на зеркало, они отражаются и сходятся в одной точке.
  4. Изображение, сформированное выпуклым зеркалом, является виртуальным изображением, в то время как вогнутое зеркало образует реальное или виртуальное изображение, в зависимости от положения объекта.
  5. Выпуклые зеркала используются в автомобилях в качестве зеркал заднего вида, чтобы водитель мог видеть движение позади себя. Напротив, вогнутые зеркала используются в факелах и фарах транспортных средств.

Заключение

По большому счету, выпуклые и вогнутые зеркала — это два типа сферических зеркал, многие из которых не возможны для плоского зеркала. Два зеркала диаметрально противоположны друг другу и создают разные изображения в разных положениях.

Замена левого зеркального элемента на сферический.

Согласно штатовских требований, на всех авто левое боковое зеркало (водительское) прямое (не линза) с очень ограниченным обзором. Поэтому, для безопасной езды его нужно менять на сферическое или асферическое. Вот о такой замене и пойдет речь в данной теме.
Итак. Заказать изготовление сферического зеркального элемента можно здесь:

В Беларуси:
г. Минск тел. +37529666-03-57 Сергей. Изготовление по предварительной записи по адресу г. Минск, ул. Будславская, 9 (это поселок Новинки, по дороге из Минска по Долгиновскому тракту, перед заправкой поворачиваем направо на ул. Будславскую и чарез 200 метров слева 2-х этажные гаражи красного цвета со шлагбаумом на въезде, туда заезжать не нужно, паркуемся на обочине, звоним Сергею.
Стоимость одного зеркального элемента на данный момент 20$, Стоимость одного нагревательного элемента на пленке 3М – 12$.
Для меня срок изготовления занял 1 час. Но теперь у них есть лекало на Вензу, поэтому договоренность такая: Вы звоните Сергею, договариваетесь на предмет что /сколько/когда, приезжаете в назначенное время, оплачиваете, забираете.
Особая благодарность Диме (Димон), который нашел это производство!!!

В России:
г. Москва тынц

В Украине
Из опыта нашего одноклубника sheshori
для Киева, поехал на Караваевые дачи ж/д вокзал, если смотреть прямо на него, то справа внизу гараж написано что то Зеркала и Стекла, ул. Полевая 49а, глаза устали, поменял на нормальное можно сферу можно асферическое и поставил свой обогрев, если порвался поставят новый, стоило 450-500 грн. И БУДЕТ ТЕБЕ СЧАСТЬЕ.
Телефон ихний 0671330767
comatozz: Менял себе там зеркало, нужно проверять качество, у меня со второго раза поменялось (первый раз отвалилось и на термоэлементах болталось

в Казахстане
г. Алматы «замена зеркал на сферу тонированные и обычные» Ильзат — +7 705 575 6661

Для всех стран
Из опыта нашего одноклубника Sergei Braynsk
«Сегодня было установлено левое зеркало (зеркальный элемент) с подогревом от нового Авенсиса подходит один в один, работа заняла около часа, понадобился фен, канцелярский нож и растворитель, заказывал через Экзист ( 2недели).
Вот номер зеркального элемента 87961-05400. Идет с подогревом, в рамке, для снятия погрел феном и отклеил без проблем(рамка как оказалось не подходит по креплению абсолютно, это растроело) подогрев остался на зеркале. Повторил такую же процедуру со штатным зеркалом, протер растворителем и приклеил зеркальный элемент. Ставим на место, все отлично видно. Всем удачи на дорогах! «

Ну а теперь непосредственно выполнение работ по замене зеркального элемента Вензы.
1. Опускаем зеркало максимально вниз.

2. Беремся руками за верхний край зеркального элемента и резким движением тянем элемент наружу (тяните смело, сломать там нечего, если только зимой при минусовой температуре).

3. Верхняя часть выйдет из фиксаторов и будет двигаться на нижних фиксаторах, как на дверных петлях.

4. Снимаем зеркальный элемент с нижних фиксаторов, потянув его (элемент) вверх, нижние фиксаторы сделаны в виде скоб.

5. Нижние фиксаторы.

6. Верхние фиксаторы.

7. Вставляем деревянную лопатку (или нечто похожее) в щель между рамкой и зеркалом и аккуратно их разъединяем.

8. В конце процесса разъединения.

9. И вот зеркало и рамка разъеденены.

9а. Далее для процесса установки нового сферического зеркала вам понадобится: нож, бесцветный лак для ногтей, спирт/растворитель (я использовал жидкость для снятия лака), ножницы, маркер, фен.

10. Так выглядит элемент подогрева зеркала.

11. Берем новый зеркальный элемент.

12. Со стороны амальгамы, по ее границе промазываем периметр зеркала бесцветным лаком (так сделать порекомендовал изготовитель зеркала).

13. Прикладываем нагрев к рамке выбирая оптимальное положение, отмечаем маркером и вырезаем ножницами, подгоняя под внутренний размер рамки.

14. Вырезаем в рамке места под клеммы нагревательного элемента.

15. Вырезали.

16. Очищаем и обезжириваем внутреннюю поверхность рамки, обезжириваем зеркало со стороны амальгамы не касаясь края по периметру (чтобы не стереть нанесенный лак).

17. Снимаем защитную пленку с нагревательного элемента, открывая клеящий слой.

18. Прогреваем слой клея горячим феном 20-30сек. для улучшения склеивания.

19. Наклеиваем нагревательный элемент на зеркало, от края к краю, разглаживаем удаляя воздух. Снимаем защитную пленку со второй стороны нагревательного элемента, открывая клеящий слой.

20. Вновь прогреваем феном.

21. Вклеиваем зеркало с нагревательным элементом в рамку.

22. Зеркало в сборе с рамкой. Можно нагрев клеить сначала на рамку, а потом вклеивать зеркало. Кому как удобнее.

23. Устанавливаем нижние фиксаторы рамки в опоры корпуса.

У кого есть подогрев зеркал, подключаем провода к контактам нагревательного элемента. У кого нет — ждем отчета по установке подогрева зеркал.
24. Подаем зеркало внутрь корпуса и нажимаем, приложим небольшое усилие, в местах указанных пальцами. Можно смазать верхние фиксаторы вазелином для более мягкой установки/фиксации.

25. Вот результат. Стою в ряду на стоянке. В зеркало виден зад машины слева.

26. Проехал вперед, полностью выехав из ряда. Машина слева находится в «мертвой зоне», но видна в зеркале.

27. Для сравнения — вид машины находящейся в «мертвой зоне» справа.

Ну, вот и всё. Удачи!

В чем разница между сферическими и асферическими линзами?

Что такое сферическая линза? Что такое асферическая линза? Какая разница между двумя? Далее наш поставщик системы линз сообщает вам:

Так называемая сферическая поверхность и асферическая поверхность в основном относятся к геометрии линз линз (объективов различных камер и микроскопов) и очков (включая контактные линзы), а именно сферических линз и асферические линзы. Разница в геометрии между ними определяет их разницу в направлении преломления параллельно падающего света, что влияет на качество их визуализирующих эффектов.

Сферическая линза

Сферическая линза , линза имеет сферическую кривизну, и ее поперечное сечение также изогнуто. Когда свет с разными длинами волн попадает в объектив в разных положениях после того, как он был параллелен оптической оси, он не может быть сфокусирован в точку на плоскости пленки (плоскость, которая перпендикулярна центру объектива и фокальной линии объектива и проходит через фокус) , образующий аберрацию Проблемы, влияющие на качество изображения, такие как потеря четкости и искажение. Обычные обычные линзы состоят из сферических линз. Чтобы решить эту проблему изображения, можно исправить аберрацию, добавив линзу в корпус линзы, но это действие может вызвать неблагоприятные последствия и еще больше ухудшить качество изображения, поскольку дополнительная линза, помимо увеличения отражения света в корпус объектива Помимо вероятности появления бликов, это также увеличивает размер и вес объектива.

У асферических линз линза не сферически изогнута, а край линзы немного «срезан», и ее поперечное сечение плоское.При падении света на асферическое зеркало свет можно сфокусировать в точку, то есть на плоскости пленки, для устранения различных аберраций. Например, явление бликов в сферических линзах с большой диафрагмой будет более серьезным, чем при съемке с тонкой диафрагмой, но если добавить асферическую линзу, блики можно значительно уменьшить; например, изображение искажается (подушка или бочкообразная), потому что линза Генерирует свет без должного преломления. Если взять в качестве примера зум-объектив, бочкообразная форма обычно деформируется при коротком фокусном расстоянии, а форма подушки деформируется при увеличении фокусного расстояния. Если используется асферическая линза, эту аберрацию можно уменьшить.

Использование технологии асферических зеркал наиболее выгодно для производства объективов с большой апертурой, зум-объективов с большим увеличением и даже сверхширокоугольных объективов и телеобъективов. Качество изображения улучшается за счет уменьшения аберраций, а также уменьшаются размеры корпуса объектива. В настоящее время многие производители объективов на рынке заявляют, что некоторые из их объективов с фокусным расстоянием используют асферические линзы и даже портативные зум-камеры (например, от 28 до 90 мм, от 38 до 105 мм и т.) использовать асферическую линзу для улучшения качества изображения.

Кривизна поверхности асферической линзы имеет асферическую форму. Преимущество этой конструкции по сравнению со сферической линзой заключается в том, что асферическая линза после специальной обработки покрытия имеет более совершенные визуальные характеристики, демонстрируя более четкий и удобный визуальный эффект. Надев асферическую линзу, вы почти не почувствуете ее существование, она похудеет для ваших глаз и будет наслаждаться той легкостью, которую она вам приносит. Асферический дизайн более естественен, с меньшими визуальными искажениями и более реалистичным зрением.

Индивидуальные асферические линзы и цилиндрические линзы. Свяжитесь с нашим поставщиком асферических линз.

зеркал: разница между плоским и сферическим — видео и расшифровка урока

Плоские зеркала и сферические зеркала

Плоскость — это плоская поверхность. Итак, плоское зеркало — это просто гладкая зеркальная поверхность, которая абсолютно плоская. Это предотвращает искажение изображения, которое вы видите. Противоположностью этому может быть зеркало в доме смеха, в котором различные изгибы и формы могут сделать изображение нелепым.

Сфера — это трехмерная версия идеального круга. Это форма с постоянной кривой по всему периметру и постоянным радиусом. Таким образом, сферическое зеркало — это зеркало, имеющее постоянную кривизну и постоянный радиус кривизны — зеркало в форме сферы.

Сферические зеркала могут быть выпуклыми или вогнутыми, в зависимости от того, на какую сторону вы положите зеркальную поверхность. Выпуклое зеркало представляет собой сферическое зеркало, в котором зеркальная поверхность находится снаружи сферической кривой.А вогнутое зеркало представляет собой сферическое зеркало, в котором зеркальная поверхность находится внутри сферической кривой.

Плоские зеркала создают мнимые вертикальные изображения того же размера, что и объект. Virtual , кстати, просто означает, что изображение формируется за зеркалом, а не перед ним.

Вогнутые зеркала дают разные виды изображений в зависимости от того, находится ли объект дальше от зеркала, чем фокус, или внутри фокуса.И выпуклые зеркала всегда производят изображения, которые являются вертикальными, виртуальными и меньшими, чем объект.

Аберрация и параболические зеркала

Одна из проблем со сферическими зеркалами заключается в том, что они создают эффекты искажения, называемые аберрациями. Сферическая аберрация — это эффект, из-за которого сферические зеркала не фокусируют параллельные лучи в одну и ту же точку, создавая размытое изображение. Это особенно заметно в астрономии, потому что все объекты на небе находятся достаточно далеко, чтобы световые лучи были параллельны.

Это сделало бы сферические зеркала бесполезными, особенно для астрономии. Но, к счастью, есть решение! Когда сферическая аберрация становится слишком большой, мы делаем зеркала параболической формы — форму параболы или кривой х-квадрат. Это заставляет параллельные лучи фокусироваться в определенной точке, повышая резкость изображения. Все современные зеркальные телескопы используют параболические зеркала.

Краткий обзор урока

Зеркало — это поверхность, достаточно гладкая, чтобы создавать зеркальные отражения — четкие отражения, на которых вы можете видеть изображение.Большинство поверхностей имеют крошечные дефекты, которые мешают свету отражаться от них однородным и предсказуемым образом, но зеркальные поверхности достаточно гладкие, чтобы на них можно было создать изображение. Плоское зеркало — это просто гладкая зеркальная поверхность, которая является абсолютно плоской. Это делает изображение четким и неискаженным. Сферическое зеркало — это зеркало с постоянной кривизной и постоянным радиусом кривизны — зеркало в форме сферы.

Сферические зеркала могут быть выпуклыми или вогнутыми, в зависимости от того, какой стороной вы ставите зеркальную поверхность.Выпуклое зеркало представляет собой сферическое зеркало, в котором зеркальная поверхность находится снаружи сферической кривой. А вогнутое зеркало представляет собой сферическое зеркало, в котором зеркальная поверхность находится внутри сферической кривой.

Плоские зеркала создают мнимые вертикальные изображения того же размера, что и объект. Вогнутые зеркала создают разные виды изображений в зависимости от того, находится ли объект дальше от зеркала, чем фокус, или внутри фокуса.И выпуклые зеркала всегда производят изображения, которые являются вертикальными, виртуальными и меньшими, чем объект.

Проблема со сферическими зеркалами заключается в том, что они страдают от сферической аберрации. Сферическая аберрация — это эффект, из-за которого сферические зеркала не фокусируют параллельные лучи в одну и ту же точку, создавая размытое изображение. Это можно исправить, придав зеркалам параболическую форму — форму параболы или кривой х-квадрат. Все современные зеркальные телескопы используют эти параболические зеркала.

Результаты обучения

По окончании этого урока вы должны уметь:

  • Определять зеркальное и зеркальное отражение
  • Описать плоские зеркала и сферические зеркала
  • Различие между выпуклыми и вогнутыми зеркалами
  • Объясните изображения, создаваемые плоскими, выпуклыми и вогнутыми зеркалами
  • Вспомнить, что такое сферическая аберрация
  • Описать параболические зеркала

В чем разница между сферическими и асферическими линзами?

Что такое сферическая линза? Что такое асферическая линза? Какая разница между двумя? Почему рекомендуются асферические линзы? Давайте поговорим о разнице между ними.

Сферические линзы имеют сферическую поверхность, а радиус кривизны всей линзы одинаков. Наоборот, поверхность асферической линзы сложнее, и кривизна постепенно меняется от центра к краю. Эти конструктивные различия могут уменьшить количество элементов в сборке и привести к созданию более тонких и легких линз.

Поверхность сферической линзы выглядит как часть сферической или цилиндрической поверхности.

Кривая одинакова по всей поверхности.Если вы нарисуете прямую линию, повторяющую кривую, она сформирует круг. Поскольку конструкция проста, сферическая линза обычно дешевле.

Поверхность асферической линзы не должна быть частью сферы или цилиндра. Изгиб некоторых частей поверхности линзы изменяется для лучшей фокусировки света. Это изменение поверхности исправляет различные аберрации.

1. Что такое сферическая линза?

Представьте себе прозрачную сферу с кругом перед нами. Поверхность сферы – это поверхность, называемая сферой.Сферическая линза означает только то, что в качестве линзы выбрана одна поверхность сферы.

2. Что такое асферическая линза?

Дословно понять несложно, это значит, что линза не сферическая.

3. Асферические линзы в очковых линзах

С виду сферические линзы имеют «большой живот», но асферические линзы относительно плоские, поэтому с эстетической точки зрения асферические линзы будут смотреться лучше. Есть много преимуществ асферических линз. Например, асферические линзы точно разработаны и оптимизированы для сочетания оптических сил линз, поэтому они тоньше и более устойчивы к столкновениям, чем сферические линзы.Поэтому люди с большим увеличением обычно носят асферические линзы.

Когда вы смотрите на мир через объектив, разница будет более очевидной. При осмотре сферической линзы возникают искажения. Благодаря асферической конструкции линзы асферическая линза может свести к минимуму разницу между краями линзы. Видение объектов более естественно, менее искажено и более реально.

4. Асферические линзы настолько хороши, почему люди выбирают сферические линзы?

Для друзей с легкой близорукостью сферические и асферические линзы практически одинаковые, проблем с аберрациями не будет, толщина линз одинакова. Учитывая ценовой фактор, можно выбрать сферические линзы.

Кроме того, для небольшого числа людей, которые особенно чувствительны к цветам, такие как носить асферические линзы, почувствуют явление радуги, вы можете попробовать заменить сферическую линзу.

Сферические зеркала. Гиперучебник по физике

Обсуждение

введение

Изогнутые зеркала бывают двух основных типов: те, в которых сходятся параллельные падающие лучи света, и те, которые рассеивают параллельные падающие лучи света.

Одной из самых простых форм для анализа является сферическое зеркало . Обычно такое зеркало представляет собой не полную сферу, а сферический колпак — кусок, отрезанный от большей воображаемой сферы одним разрезом. Хотя можно возразить, что это утверждение количественно ложно, поскольку шарикоподшипники представляют собой целые сферы, и они блестят и их много. Тем не менее, что касается оптических инструментов, большинство сферических зеркал представляют собой сферические колпачки.

Начните с проведения линии от центра кривизны сферы через геометрический центр сферической крышки.Растяните его до бесконечности в обоих направлениях. Эта воображаемая линия называется главной осью или оптической осью зеркала. Любая линия, проходящая через центр кривизны сферы, является осью симметрии сферы, но только одна из них является линией симметрии сферического колпака. Прилагательное «основной» используется потому, что это самая важная из всех возможных осей. Сравните это с директором школы, который по существу является самым важным или главным учителем. Точка, в которой главная ось проходит через зеркало, называется полюсом зеркала.Сравните это с полюсами Земли, местом, где воображаемая ось вращения протыкает буквальную поверхность сферической Земли.

Представьте себе набор лучей, параллельных главной оси, падающих на сферическое зеркало ( параксиальных лучей, как их иногда называют). Давайте начнем с зеркала, изогнутого, как показано ниже, — такого, в котором отражающая поверхность находится «внутри», как будто мы смотрим в правильно удерживаемую ложку для еды, вогнутое зеркало .

Лучи света, параллельные главной оси вогнутого зеркала, будут сходиться в точке перед зеркалом где-то между полюсом зеркала и центром его кривизны.Это делает это сходящимся зеркалом , а точка, где сходятся лучи, называется фокальной точкой или фокусом . Фокус изначально было латинским словом, означающим очаг или очаг — поэтически место в доме, где собираются люди, или, аналогично, место в оптической системе, где сходятся лучи. С небольшим количеством геометрии (и большим упрощением) можно показать, что фокус находится на расстоянии приблизительно посередине между центром и полюсом.Я не буду проверять это доказательство.

Положения в пространстве вокруг сферического зеркала описываются с помощью главной оси, аналогичной оси системы координат. Полюс служит началом. Местам перед сферическим зеркалом (или, если уж на то пошло, плоским зеркалом) присваиваются положительные значения координат. Те, кто сзади, отрицательные. Расстояние от полюса до центра кривизны называется (надеюсь, это не удивительно) радиусом кривизны ( r ). Расстояние от полюса до фокальной точки называется фокусным расстоянием ( f ).Фокусное расстояние сферического зеркала тогда составляет приблизительно половины его радиуса кривизны.

Важно отметить заранее, что это примерно истинное отношение. Мы будем считать, что это точно так, пока не станет проблемой. Для многих приземленных приложений это достаточно близко к истине, и нам все равно. Только когда мы столкнемся с ситуациями, требующими предельной точности, мы будем иметь дело с этой аберрацией (как ее буквально называют). Астрономические телескопы не должны строиться со сферическими зеркалами.Настоящие телескопы делаются с параболическими или гиперболическими зеркалами, но, как я уже говорил, этим мы займемся позже.

Теперь представьте себе зеркало с противоположной кривизной — такое, где отражающая поверхность находится «снаружи», как будто вы смотрите в ложку, перевернутую вверх дном из ее полезной ориентации, выпуклое зеркало. Направим на это зеркало параксиальные лучи и посмотрим, что получится.

Выпуклые зеркала Рассеивающие зеркала . Вместо , сходящихся в точку перед зеркалом, здесь появляются лучи света, параллельные главной оси, расходящиеся из точки за зеркалом.Мы также назовем это место фокальной точкой или фокусом зеркала, даже несмотря на то, что это не согласуется с первоначальной концепцией фокуса как места, где вещи встречаются. Своим лучшим русским перевернутым голосом скажите: «В выпуклом доме люди уходят от очага» (или что-то в этом роде, но смешнее).

Места перед рассеивающим зеркалом имеют положительные значения положения, так как точки перед любым зеркалом всегда положительны. Расстояние от полюса до центра кривизны по-прежнему равно радиусу кривизны ( r ), но теперь оно отрицательно.Расстояние от полюса до фокуса по-прежнему фокусных ( f ), но теперь оно тоже отрицательное. С двумя переключателями знака правило, что фокусное расстояние составляет половину радиуса кривизны, остается верным в том же приближенном способе, что и раньше.

Мы только что обсудили основные и важные понятия, связанные со сферическими зеркалами. Давайте теперь поговорим о том, как они используются.

диаграммы лучей

текст

уравнений

Геометрический вывод уравнения увеличения.

Подобные треугольники. Уравнение увеличения.

Геометрический вывод уравнения сферического зеркала.

Уравнение увеличения плюс новые подобные треугольники.

М  =  ч я  =  д я  =  ф
ч или г о д о  —  е

Крест умножай, распределяй, собирай одинаковые термины.

d i ( d o  −  f )  =  д о ф
d i d o  −  d i f  =  д о ф
д и д о  =  d i f  +  d o f

Разделить на d i d o f .

д и д о  =  г и ж  +  д о ф
д и д о ф д и д о ф д и д о ф

Упростить. Формула сферического зеркала.

Ага, жареные картошки.

Сферические зеркала

Сферические зеркала
Next: Формирование изображения вогнутым Вверх: Параксиальная оптика Предыдущий: Параксиальная оптика Сферическое зеркало – это зеркало, имеющее форму куска вырезается из сферической поверхности. Существует два типа сферических зеркала: вогнутое и выпуклое . Они проиллюстрированы на рис. 68. Наиболее часто встречающиеся примеры вогнутых зеркал зеркала для бритья и зеркала для макияжа.Как известно, такие зеркала увеличивать предметы, расположенные рядом с ними. Наиболее часто встречающиеся примеры выпуклых зеркал — крыло со стороны пассажира. зеркала автомобилей. Зеркала такого типа имеют более широкое поле зрения, чем эквивалентные плоские зеркала, но объекты, которые появляются в них вообще смотри меньше (и, следовательно, дальше), чем они есть на самом деле.
Рисунок 68: Вогнутое (слева) и выпуклое (справа) зеркало

Давайте теперь представим несколько ключевых понятий, необходимых для изучить формирование изображения вогнутым сферическим зеркалом.Как показано на рис. 69, нормаль к центру зеркало называется главной осью . Предполагается, что зеркало имеет вращательную симметрию о эта ось. Таким образом, мы можем представить трехмерное зеркало в двумерной схеме, не теряя общности. Точка, в которой главная ось касается поверхности зеркало называется вершиной . Суть, в принципе ось, равноудаленная от всех точек отражающей поверхность зеркала называется центром кривизны .Расстояние по главной оси от точки в точку называется радиусом кривизны зеркала, и обозначается. Экспериментально установлено, что лучи, падающие на вогнутое зеркало параллельно его главной оси и не слишком далеко от этой оси, отражаются зеркалом так, что все проходят через одну и ту же точку на главной оси. Этот точка, которая лежит между центром кривизны и вершиной, есть называется фокальной точкой или фокусом зеркала.Расстояние по главной оси от фокуса до вершина называется фокусным расстоянием зеркала, и обозначено .

Рисунок 69: Формирование изображения вогнутым зеркалом.

В нашем исследовании вогнутых зеркал мы собираемся предположим, что все лучи света, падающие зеркало, параллельное его главной оси ( например , все лучи исходящие от удаленного объекта) фокусируются одновременно точка .Конечно, как упоминалось выше, это только приближение. Получается, что по мере удаления лучей от дальнего объекта дальше от главной оси вогнутого зеркала отводят в фокус все ближе к зеркалу, как показано на рис. 70. Это отсутствие идеальной фокусировки сферического зеркала называется сферическая аберрация . Приближение, в котором мы пренебрегаем сферической аберрацией, называемой параксиальной приближение . 3 Аналогично, исследование формирования изображения в этом приближении известен как параксиальная оптика .Этот Область оптики была впервые систематически исследована знаменитый немецкий математик Карл Фридрих Гаусс в 1841 году.

Рис. 70: Сферическая аберрация в вогнутом зеркале.

С помощью геометрии можно показать, что единственный тип зеркала, который не страдает от сферическая аберрация это параболическое зеркало ( т.е. , зеркало отражающая поверхность которого является поверхностью вращения парабола).Таким образом, луч, идущий параллельно главному ось параболического зеркала сфокусирована в одной точке, независимо от того, насколько далеко луч от оси. Поскольку путь луча света полностью обратим , отсюда следует что источник света, помещенный в фокус параболического зеркало дает идеально параллельный пучок света после того, как свет отразился с поверхности зеркала. Параболические зеркала больше труднее, а значит, и дороже в изготовлении, чем сферические зеркала.Таким образом, параболические зеркала используется в ситуациях, когда сферическая аберрация обычное сферическое зеркало было бы серьезной проблемой. Приемные тарелки радиотелескопов обычно параболический. Они отражают входящие радиоволны от (очень) далеких астрономических источники и привести их фокусироваться в одной точке, где находится детектор. В этом случае, поскольку источники очень слабые, необходимо избежать потерь сигнала, которые были бы связаны со сферическим аберрация.Фара автомобиля состоит из лампочки, расположенной в фокус параболического рефлектора. Применение параболического отражателя позволяет фаре отбрасывать очень прямой луч света впереди машина. Луч был бы далеко не таким сфокусированным, если бы вместо него используется сферический отражатель.



Next: Формирование изображения вогнутым Вверх: Параксиальная оптика Предыдущий: Параксиальная оптика
Ричард Фицпатрик 2007-07-14

2.3: Сферические зеркала — Physics LibreTexts

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Описать формирование изображения сферическими зеркалами.
  • Используйте диаграммы лучей и уравнение зеркала для расчета свойств изображения в сферическом зеркале.

Изображение в плоском зеркале имеет тот же размер, что и объект, находится вертикально и находится за зеркалом на том же расстоянии, что и объект перед зеркалом.С другой стороны, изогнутое зеркало может формировать изображения, которые могут быть больше или меньше, чем объект, и могут формироваться либо перед зеркалом, либо за ним. В общем, любая криволинейная поверхность образует изображение, хотя некоторые изображения могут быть настолько искажены, что становятся неузнаваемыми (вспомните зеркала в забавных домах). Поскольку изогнутые зеркала могут создавать такое богатое разнообразие изображений, они используются во многих оптических устройствах, которые находят множество применений. Мы сосредоточимся в основном на сферических зеркалах, потому что их проще изготовить, чем такие зеркала, как параболические зеркала, и поэтому они более распространены.

Изогнутые зеркала

Мы можем определить два основных типа сферических зеркал. Если отражающей поверхностью является внешняя сторона сферы, зеркало называется выпуклым зеркалом . Если внутренняя поверхность является отражающей поверхностью, она называется вогнутым зеркалом .

Симметрия является одним из основных признаков многих оптических устройств, включая зеркала и линзы. Ось симметрии таких оптических элементов часто называют главной осью или оптической осью.Для сферического зеркала оптическая ось проходит через центр кривизны зеркала и вершину зеркала, как показано на рисунке \(\PageIndex{1}\).

Рисунок \(\PageIndex{1}\). Сферическое зеркало формируется путем вырезания части сферы и серебрения внутренней или внешней поверхности. Вогнутое зеркало имеет серебрение на внутренней поверхности (например, «пещера»), а выпуклое зеркало имеет серебрение на внешней поверхности.

Рассмотрим лучи, параллельные оптической оси параболического зеркала, как показано на рисунке \(\PageIndex{2a}\).Следуя закону отражения, эти лучи отражаются так, что сходятся в точке, называемой фокальной точкой . На рисунке \(\PageIndex{2b}\) показано сферическое зеркало, большое по сравнению с его радиусом кривизны. Для этого зеркала отраженные лучи не пересекаются в одной и той же точке, поэтому у зеркала нет четко определенной точки фокусировки. Это называется сферической аберрацией и приводит к размытому изображению протяженного объекта. На рисунке \(\PageIndex{2c}\) показано сферическое зеркало, маленькое по сравнению с его радиусом кривизны.Это зеркало является хорошим приближением к параболическому зеркалу, поэтому лучи, падающие параллельно оптической оси, отражаются в четко определенной фокусной точке. Расстояние по оптической оси от зеркала до фокальной точки называется фокусным расстоянием зеркала.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): (a) Параллельные лучи, отраженные от параболического зеркала, пересекаются в одной точке, называемой фокальной точкой F. (b) Параллельные лучи, отраженные от большого сферического зеркала, не пересекаются в одной точке. . (c) Если сферическое зеркало мало по сравнению с его радиусом кривизны, оно лучше аппроксимирует центральную часть параболического зеркала, поэтому параллельные лучи по существу пересекаются в одной точке.Расстояние по оптической оси от зеркала до фокальной точки равно фокусному расстоянию f зеркала.

Выпуклое сферическое зеркало также имеет точку фокусировки, как показано на рисунке \(\PageIndex{3}\). Падающие лучи, параллельные оптической оси, отражаются от зеркала и как бы исходят из точки \(F\) на фокусном расстоянии \(f\) за зеркалом. Таким образом, фокус является виртуальным, потому что через него фактически не проходят никакие реальные лучи; они только кажутся происходящими от него.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): (a) Лучи, отраженные выпуклым сферическим зеркалом: падающие лучи света, параллельные оптической оси, отражаются от выпуклого сферического зеркала и, кажется, исходят из четко определенной фокальной точки в фокусное расстояние f на противоположной стороне зеркала.Фокус виртуален, потому что через него не проходят никакие реальные лучи. (б) Фотография мнимого изображения, образованного выпуклым зеркалом. (кредит b: модификация работы Дженни Даунинг)

Как фокусное расстояние зеркала связано с радиусом кривизны зеркала? На рисунке \(\PageIndex{4}\) показан одиночный луч, отраженный сферическим вогнутым зеркалом. Падающий луч параллелен оптической оси. Точка, в которой отраженный луч пересекает оптическую ось, является фокусом. Обратите внимание, что все падающие лучи, параллельные оптической оси, отражаются через фокальную точку — для простоты мы показываем только один луч.Мы хотим найти, как фокусное расстояние \(FP\) (обозначаемое как \(f\)) связано с радиусом кривизны зеркала \(R\), длина которого равна

\[R=CF+FP. \метка{eq31}\]

Закон отражения говорит нам, что углы \(\угол OXC\) и \(\угол CXF\) одинаковы, и поскольку падающий луч параллелен оптической оси, углы \(\угол OXC\) и \ (\угол XCP\) также совпадают. Таким образом, треугольник \(CXF\) является равнобедренным треугольником с \(CF=FX\). Если угол \(θ\) мал, то

\[\sin θ≈ θ \label{sma}\]

, которое называется « малоугловое приближение »), затем \(FX≈FP\) или \(CF≈FP\).Вставив это в уравнение \ref{eq31} для радиуса \(R\), мы получим

\[\begin{align} R &=CF+FP \nonumber \\[4pt] &=FP+FP \nonumber \\[4pt] &=2FP\nonumber \\[4pt] &=2f \end{align }\]

Другими словами, в малоугловом приближении фокусное расстояние \(f\) вогнутого сферического зеркала равно половине его радиуса кривизны, \(R\):

\[f=\dfrac{R}{2}.\]

В этой главе мы предполагаем, что малоугловое приближение (также называемое параксиальным приближением ) всегда справедливо.В этом приближении все лучи являются параксиальными лучами, а это значит, что они составляют с оптической осью небольшой угол и находятся на расстоянии, много меньшем радиуса кривизны от оптической оси. В этом случае их углы \(θ\) отражения малы, поэтому

\[\sin θ≈ \tan θ≈ θ. \метка{маленький угол}\]

Рисунок \(\PageIndex{4}\): Отражение в вогнутом зеркале. В малоугловом приближении луч, параллельный оптической оси CP, отражается через фокальную точку F зеркала.

Использование трассировки лучей для поиска изображений

Чтобы найти положение изображения, образованного сферическим зеркалом, мы сначала используем трассировку лучей, которая представляет собой метод рисования лучей и использования закона отражения для определения отраженных лучей (позже для линз мы используем закон преломления для определения преломленных лучей). В сочетании с некоторой базовой геометрией мы можем использовать трассировку лучей, чтобы найти фокус, местоположение изображения и другую информацию о том, как зеркало манипулирует светом. Фактически, мы уже использовали трассировку лучей выше, чтобы определить фокус сферических зеркал или расстояние до изображения плоских зеркал.Чтобы найти изображение объекта, вы должны найти как минимум две точки изображения. Для определения местоположения каждой точки необходимо провести как минимум два луча из точки на объекте и построить их отраженные лучи. Точка, в которой пересекаются отраженные лучи, будь то в реальном пространстве или в виртуальном пространстве, находится там, где находится соответствующая точка изображения. Чтобы упростить трассировку лучей, мы сосредоточимся на четырех «главных» лучах, отражения которых легко построить.

На рисунке \(\PageIndex{5}\) показаны вогнутое зеркало и выпуклое зеркало, перед каждым из которых находится объект в форме стрелки.Это объекты, изображения которых мы хотим найти с помощью трассировки лучей. Для этого проводим лучи из точки \(Q\), которая находится на объекте, но не на оптической оси. Мы решили провести наш луч от кончика объекта. Главный луч 1 выходит из точки \(Q\) и движется параллельно оптической оси. Отражение этого луча должно пройти через фокальную точку, как обсуждалось выше. Таким образом, для вогнутого зеркала отражение главного луча 1 проходит через фокальную точку \(F\), как показано на рисунке \(\PageIndex{5b}\).Для выпуклого зеркала обратное продолжение отражения главного луча 1 проходит через фокальную точку (т. Е. Виртуальный фокус). Главный луч 2 проходит сначала по линии, проходящей через фокальную точку, а затем отражается обратно по линии, параллельной оптической оси. Главный луч 3 движется к центру кривизны зеркала, поэтому он падает на зеркало при нормальном падении и отражается обратно вдоль линии, от которой он пришел. Наконец, главный луч 4 попадает на вершину зеркала и отражается симметрично относительно оптической оси.

Рисунок \(\PageIndex{5}\): четыре основных луча показаны для (а) вогнутого зеркала и (б) выпуклого зеркала. Изображение формируется там, где пересекаются лучи (для реальных изображений) или там, где пересекаются их обратные продолжения (для виртуальных изображений).

Четыре главных луча пересекаются в точке \(Q′\), где расположен образ точки \(Q\). Чтобы найти точку \(Q′\), достаточно провести любые два из этих основных лучей. Таким образом, мы вольны выбирать, какой из главных лучей мы хотим разместить на изображении.Рисование более двух основных лучей иногда полезно для проверки правильности трассировки лучей.

Чтобы полностью найти расширенное изображение, нам нужно найти вторую точку на изображении, чтобы мы знали, как оно ориентировано. Для этого проследим главные лучи от основания объекта. В этом случае все четыре главных луча проходят вдоль оптической оси, отражаются от зеркала и затем возвращаются вдоль оптической оси. Сложность в том, что, поскольку эти лучи коллинеарны, мы не можем определить единственную точку их пересечения.Все, что мы знаем, это то, что основание изображения находится на оптической оси. Однако, поскольку зеркало симметрично сверху вниз, оно не меняет вертикальной ориентации объекта. Таким образом, поскольку объект вертикальный, изображение должно быть вертикальным. Поэтому изображение основания предмета находится на оптической оси прямо над изображением острия, как показано на рисунке.

Для вогнутого зеркала протяженное изображение в этом случае формируется между фокальной точкой и центром кривизны зеркала.Оно перевернуто по отношению к объекту, является реальным изображением и меньше объекта. Если бы мы переместили объект ближе или дальше от зеркала, характеристики изображения изменились бы. Например, в качестве более позднего упражнения мы покажем, что объект, помещенный между вогнутым зеркалом и его фокальной точкой, приводит к мнимому изображению, которое является вертикальным и больше, чем объект. Для выпуклого зеркала между фокальной точкой и зеркалом формируется протяженное изображение. Он расположен вертикально по отношению к объекту, является виртуальным изображением и меньше объекта.

Правила трассировки лучей

Трассировка лучей очень полезна для зеркал. Правила трассировки лучей приведены здесь для справки:

  • Луч, идущий параллельно оптической оси сферического зеркала, отражается от линии, проходящей через фокальную точку зеркала (луч 1 на рисунке \(\PageIndex{5}\)).
  • Луч, проходящий по линии, проходящей через фокальную точку сферического зеркала, отражается по линии, параллельной оптической оси зеркала (луч 2 на рисунке \(\PageIndex{5}\)).
  • Луч, проходящий по линии, проходящей через центр кривизны сферического зеркала, отражается обратно по той же линии (луч 3 на рисунке \(\PageIndex{5}\)).
  • Луч, падающий на вершину сферического зеркала, отражается симметрично относительно оптической оси зеркала (луч 4 на рисунке \(\PageIndex{5}\)).

Мы используем трассировку лучей, чтобы проиллюстрировать, как зеркала формируют изображения, и получить числовую информацию об оптических свойствах зеркал.Если мы предположим, что зеркало мало по сравнению с его радиусом кривизны, мы также можем использовать алгебру и геометрию, чтобы вывести уравнение зеркала, что мы и сделаем в следующем разделе. Сочетание трассировки лучей с уравнением зеркала — хороший способ анализа зеркальных систем.

Формирование изображения путем отражения — уравнение зеркала

Для плоского зеркала мы показали, что образующееся изображение имеет ту же высоту и ориентацию, что и предмет, и находится за зеркалом на том же расстоянии, что и предмет перед зеркалом.Хотя для изогнутых зеркал ситуация немного сложнее, использование геометрии приводит к простым формулам, связывающим расстояние до объекта и изображения с фокусным расстоянием вогнутого и выпуклого зеркал.

Рисунок \(\PageIndex{6}\): Изображение, сформированное вогнутым зеркалом.

Рассмотрим объект \(OP\), показанный на рисунке \(\PageIndex{6}\). Центр кривизны зеркала обозначен \(C\) и находится на расстоянии \(R\) от вершины зеркала, как отмечено на рисунке. Расстояния до объекта и изображения помечены \(d_o\) и \(d_i\), а высота объекта и изображения помечены \(h_o\) и \(h_i\) соответственно.Поскольку углы \(ϕ\) и \(ϕ′\) являются альтернативными внутренними углами, мы знаем, что они имеют одинаковую величину. Однако они должны отличаться по знаку, если мы измеряем углы от оптической оси, поэтому \(ϕ=−ϕ′\). Аналогичный сценарий имеет место для углов \(θ\) и \(θ′\). Закон отражения говорит нам, что они имеют одинаковую величину, но их знаки должны различаться, если мы измеряем углы от оптической оси. Таким образом, \(θ=−θ′\). Взяв тангенс углов \(θ\) и \(θ′\) и используя свойство \(\tan(-θ)=-\tan θ\), мы получим

\[\слева.\begin{array}{rcl} \tanθ=\dfrac{h_o}{d_o} \\ \tanθ′=−\tanθ=\dfrac{h_i}{d_i} \end{array}\right\} =\dfrac{ h_o}{d_o}=-\dfrac{h_i}{d_i} \label{eq51}\]

или

\[- \dfrac{h_o}{h_i}=\dfrac{d_o}{d_i}.\label{eq52}\]

Аналогично, взятие тангенса между \(ϕ\) и \(ϕ′\) дает

\[\слева. \begin{array}{rcl} \tanϕ=\dfrac{h_o}{d_o-R} \\ \tanϕ′=-\tanϕ=\dfrac{h_i}{R-d_i} \end{array}\right\} =\dfrac{h_o}{d_o-R}=-\dfrac{h_i}{R-d_i}\]

или

\[−\dfrac{h_o}{h_i}=\dfrac{d_o-R}{R-d_i}.\метка{eq55}\]

Объединение уравнения \ref{eq51} и \ref{eq55} дает

\[\dfrac{d_o}{d_i}=\dfrac{d_o-R}{R-d_i}.\]

После небольшой алгебры получается

\[\dfrac{1}{d_o}+\dfrac{1}{d_i}=\dfrac{2}{R}. \метка{eq57}\]

Для этого результата не требуется никакого приближения, поэтому он точный. Однако, как обсуждалось выше, в малоугловом приближении фокусное расстояние сферического зеркала составляет половину радиуса кривизны зеркала, или \(f=R/2\).Вставка этого в уравнение \ref{eq57} дает зеркальное уравнение :

\[\underbrace{ \dfrac{1}{d_o}+\dfrac{1}{d_i}=\dfrac{1}{f}}_{\text{уравнение зеркала}}. \label{зеркальное уравнение}\]

Уравнение зеркала связывает расстояние между изображением и объектом и фокусным расстоянием и справедливо только в малоугловом приближении (уравнение \ref{sma}). Хотя оно было получено для вогнутого зеркала, оно верно и для выпуклых зеркал (доказательство этого оставлено в качестве упражнения). Мы можем распространить уравнение зеркала на случай плоского зеркала, заметив, что плоское зеркало имеет бесконечный радиус кривизны.Это означает, что фокус находится в бесконечности, поэтому уравнение зеркала упрощается до

.

\[d_o=−d_i\]

, то же самое уравнение, полученное ранее.

Обратите внимание, что мы очень осторожно относились к знакам при выводе уравнения зеркала. Для плоского зеркала расстояние до изображения имеет знак, противоположный расстоянию до объекта. Кроме того, реальное изображение, сформированное вогнутым зеркалом на рисунке \(\PageIndex{6}\), находится на противоположной стороне оптической оси по отношению к объекту.При этом высота изображения должна иметь знак, противоположный высоте объекта. Чтобы следить за знаками различных величин в уравнении зеркала, мы теперь вводим соглашение о знаках.

Условные обозначения для сферических зеркал

Использование последовательного соглашения о знаках очень важно в геометрической оптике. Он присваивает положительные или отрицательные значения величинам, характеризующим оптическую систему. Понимание соглашения о знаках позволяет вам описывать изображение без построения диаграммы лучей.В этом тексте используется следующее соглашение о знаках:

.
  1. Фокусное расстояние \(f\) положительно для вогнутых зеркал и отрицательно для выпуклых зеркал.
  2. Расстояние до изображения \(d_i\) положительно для реальных изображений и отрицательно для виртуальных изображений.

Обратите внимание, что правило 1 означает, что радиус кривизны сферического зеркала может быть положительным или отрицательным. Что значит иметь отрицательный радиус кривизны? Это просто означает, что радиус кривизны выпуклого зеркала определяется как отрицательный.

Увеличение изображения

Давайте воспользуемся соглашением о знаках для дальнейшей интерпретации вывода уравнения зеркала. При выводе этого уравнения мы обнаружили, что высота объекта и изображения связаны соотношением

\[−\dfrac{h_o}{h_i}=\dfrac{d_o}{d_i}. \метка{eq61}\]

См. уравнение \ref{eq52}. И объект, и изображение, образованное зеркалом на рисунке \(\PageIndex{6}\), реальны, поэтому расстояния до объекта и изображения положительны. Самая высокая точка объекта находится над оптической осью, поэтому высота объекта положительна.Однако изображение находится ниже оптической оси, поэтому высота изображения отрицательна. Таким образом, это соглашение о знаках согласуется с нашим выводом уравнения зеркала.

Уравнение \ref{eq61} на самом деле описывает линейное увеличение (часто называемое просто « увеличение ») изображения в терминах расстояния до объекта и изображения. Таким образом, мы определяем безразмерное увеличение \(м\) следующим образом:

\[\underbrace{m=\dfrac{h_i}{h_o}}_{\text{линейное увеличение}}.\метка{маг}\]

Если \(m\) положительное, изображение прямое, а если \(m\) отрицательное, изображение перевернуто. Если \(|m|>1\), изображение больше объекта, а если \(|m|<1\), изображение меньше объекта. При таком определении увеличения мы получаем следующее соотношение между вертикальным и горизонтальным расстоянием до объекта и изображения:

\[m=\dfrac{h_i}{h_o}=-\dfrac{d_i}{d_o}.\]

Это очень полезное соотношение, поскольку оно позволяет получить увеличение изображения из объекта и расстояния до изображения, которые можно получить из уравнения зеркала.

Пример \(\PageIndex{1}\): Солнечная электрогенерирующая система

Одна из солнечных технологий, используемых сегодня для производства электроэнергии, включает в себя устройство (называемое параболическим желобом или концентрирующим коллектором), которое концентрирует солнечный свет на почерневшей трубе, содержащей жидкость. Эта нагретая жидкость перекачивается в теплообменник, где тепловая энергия передается другой системе, которая используется для производства пара и, в конечном итоге, вырабатывает электроэнергию посредством обычного парового цикла.На рисунке \(\PageIndex{7}\) показана такая работающая система в южной Калифорнии. Настоящее зеркало представляет собой параболический цилиндр с фокусом на трубе; однако мы можем аппроксимировать зеркало как ровно одну четверть круглого цилиндра.

Рисунок \(\PageIndex{7}\): Коллекторы с параболическим желобом используются для выработки электроэнергии в южной Калифорнии. (кредит: «kjkolb»/Wikimedia Commons)
  1. Если мы хотим, чтобы солнечные лучи фокусировались на расстоянии 40,0 см от зеркала, каков радиус зеркала?
  2. Каково количество солнечного света, сконцентрированного на трубе, на метр длины трубы, при условии, что инсоляция (падающая солнечная радиация) составляет 900 Вт/м 2 ?
  3. Если трубопровод для жидкости имеет 2.00 см, как изменится температура жидкости на метр трубы за 1 минуту? Предположим, что все солнечное излучение, падающее на отражатель, поглощается трубой, а жидкость представляет собой минеральное масло.

Стратегия

Сначала определите задействованные физические принципы. Часть (а) относится к оптике сферических зеркал. Часть (б) включает в себя немного математики, в основном геометрии. Часть (c) требует понимания теплоты и плотности.

Раствор

а.2(1.00\,м) \номер \\[4pt] &=0.251\,кг \end{align*} \]

Следовательно, повышение температуры за одну минуту равно

\[ \begin{align*} \Delta T&= \dfrac{Q}{mc} \nonumber \\[4pt] &=\dfrac{(1130\,W)(60,0\,s)}{(0,251\ ,кг)(1670\,Дж⋅кг/°C)} \nonumber \\[4pt] &=162°\end{align*} \]

Значение

Массив таких труб в калифорнийской пустыне может обеспечить тепловую мощность 250 МВт в солнечный день, а температура жидкости достигает 400°C.Мы рассматриваем здесь только один метр трубы и пренебрегаем потерями тепла вдоль трубы.

Пример \(\PageIndex{2}\): изображение в выпуклом зеркале

Кератометр — это устройство, используемое для измерения кривизны роговицы глаза, в частности, для подбора контактных линз. Свет отражается от роговицы, которая действует как выпуклое зеркало, а кератометр измеряет увеличение изображения. Чем меньше увеличение, тем меньше радиус кривизны роговицы.Если источник света находится на расстоянии 12 см от роговицы, а увеличение изображения равно 0,032, каков радиус кривизны роговицы?

Стратегия

Если найти фокусное расстояние выпуклого зеркала, образованного роговицей, то известен его радиус кривизны (это удвоенное фокусное расстояние). Расстояние до объекта d o = 12 см, увеличение m = 0,032. Сначала найдите расстояние до изображения \(d_i\), а затем определите фокусное расстояние \(f\).

Раствор

Начните с уравнения для увеличения (Equation \ref{mag}) и решения для \(d_i\), и вставка данных значений дает

\[d_i=-m d_o=-(0.{−1} \\[4pt] &=-40.0 \,cm \end{align*} \]

Радиус кривизны в два раза больше фокусного расстояния, поэтому

\[R=2f=-0,80\,см\]

Значение

Фокусное расстояние отрицательное, поэтому фокус виртуальный, что и ожидается для вогнутого зеркала и реального объекта. Найденный здесь радиус кривизны приемлем для роговицы. Расстояние от роговицы до сетчатки во взрослом глазу составляет около 2,0 см. На практике роговицы могут быть несферическими, что усложняет работу по подбору контактных линз.Обратите внимание, что расстояние до изображения здесь отрицательное, что соответствует тому факту, что изображение находится за зеркалом. Таким образом, изображение является виртуальным, потому что через него фактически не проходят никакие лучи. В задачах и упражнениях вы покажете, что при фиксированном расстоянии до объекта меньшему радиусу кривизны соответствует меньшее увеличение.

СТРАТЕГИЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ: СФЕРИЧЕСКИЕ ЗЕРКАЛА

  • Шаг 1. Сначала убедитесь, что задействовано формирование изображения сферическим зеркалом.
  • Шаг 2.Определите, требуется ли трассировка лучей, уравнение зеркала или и то, и другое. Скетч очень полезен, даже если трассировка лучей специально не требуется для решения задачи. Напишите символы и известные значения на эскизе.
  • Шаг 3. Определите, что именно нужно определить в задаче (выявите неизвестные).
  • Шаг 4. Составьте список того, что дано или может быть выведено из сформулированной проблемы (укажите известное).
  • Шаг 5. Если требуется трассировка лучей, используйте правила трассировки лучей, перечисленные в начале этого раздела.
  • Шаг 6. Большинство количественных задач требуют использования уравнения зеркала. Используйте примеры в качестве руководства по использованию уравнения зеркала.
  • Шаг 7. Проверьте, имеет ли ответ смысл. Соответствуют ли знаки расстояния до объекта, расстояния до изображения и фокусного расстояния тому, что ожидается от трассировки лучей? Правилен ли знак увеличения? Являются ли расстояния между объектом и изображением разумными?
Отклонение от малоуглового приближения

Малоугловое приближение (уравнение \ref{smallangle}) является краеугольным камнем приведенного выше обсуждения формирования изображения сферическим зеркалом.Когда это приближение нарушается, то изображение, создаваемое сферическим зеркалом, искажается. Такое искажение называется аберрацией. Здесь мы кратко обсудим два конкретных типа аберраций: сферическую аберрацию и кому.

Сферическая аберрация

Рассмотрим широкий пучок параллельных лучей, падающих на сферическое зеркало, как показано на рисунке \(\PageIndex{8}\). Чем дальше от оптической оси падают лучи, тем хуже сферическое зеркало приближается к параболическому.Таким образом, эти лучи не фокусируются в той же точке, что и лучи, находящиеся вблизи оптической оси, как показано на рисунке. Из-за сферической аберрации изображение протяженного объекта в сферическом зеркале будет размытым. Сферические аберрации свойственны зеркалам и линзам, которые мы рассмотрим в следующем разделе этой главы (для устранения сферических аберраций нужны более совершенные зеркала и линзы).

Рисунок \(\PageIndex{8}\): (a) При сферической аберрации лучи, находящиеся дальше от оптической оси, и лучи, находящиеся ближе к оптической оси, фокусируются в разных точках.Обратите внимание, что аберрация усиливается при удалении лучей от оптической оси. (б) При коматической аберрации параллельные лучи, не параллельные оптической оси, фокусируются на разной высоте и на разных фокусных расстояниях, поэтому изображение содержит «хвост» наподобие кометы (что на латыни «кома»). Обратите внимание, что цветные лучи предназначены только для облегчения просмотра; цвета не указывают на цвет света.
Кома или коматозная аберрация
Кома

похожа на сферическую аберрацию, но возникает, когда входящие лучи не параллельны оптической оси, как показано на рисунке \(\PageIndex{8b}\).Напомним, что малоугловое приближение справедливо для сферических зеркал, малых по сравнению с их радиусом. В этом случае сферические зеркала являются хорошим приближением к параболическим зеркалам. Параболические зеркала фокусируют все лучи, параллельные оптической оси, в фокусе. Однако параллельные лучи, параллельные оптической оси на , а не на , фокусируются на разной высоте и на разных фокусных расстояниях, как показано на рисунке \(\PageIndex{8b}\). Поскольку сферическое зеркало симметрично относительно оптической оси, лучи разного цвета на этом рисунке создают круги соответствующего цвета в фокальной плоскости.

Хотя на рисунке \(\PageIndex{8b}\) показано сферическое зеркало, коматическая аберрация имеет место и для параболических зеркал — она не является результатом нарушения малоуглового приближения (уравнение \ref{smallangle}). Однако сферическая аберрация имеет место только для сферических зеркал и является результатом нарушения малоуглового приближения. Мы обсудим как кому, так и сферическую аберрацию позже в этой главе, в связи с телескопами.

Анатомия кривого зеркала

До сих пор в этом блоке основное внимание уделялось отражению света от плоских поверхностей и формированию изображений плоскими зеркалами.В Уроках 3 и 4 мы обратим наше внимание на тему изогнутых зеркал и, в частности, изогнутых зеркал, имеющих сферическую форму. Такие зеркала называются сферическими зеркалами . Два типа сферических зеркал показаны на схеме справа. Сферические зеркала можно рассматривать как часть сферы, которая была отрезана, а затем покрыта серебром на одной из сторон, чтобы сформировать отражающую поверхность. Вогнутые зеркала были посеребрены внутри сферы, а выпуклые зеркала были посеребрены снаружи сферы.В Уроке 3 мы сосредоточимся на вогнутых зеркалах, а на Уроке 4 мы сосредоточимся на выпуклых зеркалах.

Чтобы начать изучение сферических зеркал, вам необходимо сначала ознакомиться с терминологией, которая будет периодически использоваться. Внутреннее понимание следующих терминов будет иметь важное значение во время уроков 3 и 4.

Основная ось Центр кривизны Вершина
Фокусная точка Радиус кривизны Фокусное расстояние

Если бы вогнутое зеркало рассматривалось как часть сферы, то была бы линия, проходящая через центр сферы и примыкающая к зеркалу точно в центре зеркала.Эта линия известна как главная ось . Точка в центре сферы, из которой было вырезано зеркало, известна как центр кривизны и обозначена буквой C на диаграмме ниже. Точка на поверхности зеркала, где главная ось встречается с зеркалом, известна как вершина и обозначена буквой A на диаграмме ниже. Вершина является геометрическим центром зеркала. На полпути между вершиной и центром кривизны находится точка, известная как фокальная точка ; точка фокусировки обозначена буквой F на диаграмме ниже.Расстояние от вершины до центра кривизны известно как радиус кривизны (представленный как R ). Радиус кривизны – это радиус сферы, из которой было вырезано зеркало. Наконец, расстояние от зеркала до фокальной точки известно как фокусное расстояние (обозначается как f ). Поскольку фокальная точка является серединой отрезка, примыкающего к вершине и центру кривизны, фокусное расстояние будет равно половине радиуса кривизны.


Фокус — это точка в пространстве, в которой свет, падающий на зеркало и идущий параллельно главной оси, встретится после отражения. Диаграмма справа изображает этот принцип. На самом деле, если бы вогнутое зеркало собрало часть солнечного света, то он сошёлся бы в фокусе. Поскольку Солнце находится на таком большом расстоянии от Земли, любые световые лучи от Солнца, попадающие на зеркало, будут по существу двигаться параллельно главной оси.Таким образом, этот свет должен отражаться и проходить через фокальную точку. Обычная демонстрация физики включает использование большого демонстрационного зеркала, чтобы поджечь карандаш за считанные секунды. В демонстрации карандаш находится в фокусе, а вогнутое зеркало направлено вверх к солнцу. Какие бы солнечные лучи ни попадали на зеркало, они фокусируются в точке, где находится карандаш. К удивлению многих, тепла достаточно, чтобы зажечь карандаш.Ух ты!

 

Смотри!

Большое вогнутое зеркало используется для фокусировки солнечного света на карандаше.

По мере прохождения Урока 3 мы будем наблюдать изображения, образованные вогнутыми зеркалами. В зависимости от местоположения объекта изображение могло быть увеличено или уменьшено в размере или даже до того же размера, что и объект; изображение могло быть перевернутым или прямым; и изображение будет расположено в определенной области вдоль главной оси.Чтобы понять эти отношения между объектом и изображением, вам может понадобиться просмотреть словарь терминов, описанный на этой странице.

 


Мы хотели бы предложить … Зачем просто читать об этом и когда вы могли бы взаимодействовать с ним? Взаимодействие — это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного приложения Optics Bench или нашего интерактивного приложения Name That Image.Вы можете найти это в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Интерактивная скамья Optics Bench предоставляет учащимся интерактивную среду для изучения формирования изображений линзами и зеркалами. Интерактивное приложение Name That Image Interactive предлагает учащимся интенсивную умственную тренировку по распознаванию характеристик изображения для любого заданного местоположения объекта перед изогнутым зеркалом.

 


 

 

 

Проверьте свое понимание

1.Поверхность вогнутого зеркала направлена ​​ к солнцу. Свет от солнца попадает на зеркало и сходится в точку. На каком расстоянии от поверхности зеркала находится точка схождения , если радиус кривизны (R) зеркала равен 150 см?

 

 

2. Это ранние этапы Лаборатории вогнутых зеркал . Ваш учитель вручает вашей лабораторной группе вогнутое зеркало и просит вас найти точку фокусировки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2019 © Все права защищены. Карта сайта