Optische sferische spiegel: een inleiding

Optische sferische spiegel zijn fundamentele elementen in optica.  Het zijn optische elementen die licht reflecteren en de vorm hebben van een stuk uit een bolvormig oppervlak gesneden, waarbij de rug meestal plano is.  Ze worden veel gebruikt in verschillende technische OEM -zichtbare of IR -toepassingen, waaronder defensie en veiligheid, medische en landbouwtechnologieën en milieubewaking.

Soorten optische sferische spiegels

Concave sferische spiegels: het reflecterende oppervlak van concave sferische spiegels buigt naar binnen.  Ze zijn convergerende spiegels, ideaal voor het focussen van licht.  Ze vergroten objecten die dicht bij hen liggen en hebben een positieve brandpuntsafstand.  De kromtestraal is ook positief, wat de afstand is tussen de spiegel en het midden van de bol waaruit deze werd gevormd.

Convexe sferische spiegels: convexe sferische spiegels maken objecten meestal kleiner.  Deze spiegels worden gebruikt voor het uitbreiden van het gezichtsveld van een beeldvormingssysteem.  Ze hebben negatieve brandpuntsafstand, wat betekent dat de focus achter de spiegel ligt, en de krommingstraal is ook negatief.  De afbeelding gevormd door een convexe spiegel is virtueel omdat de lichtstralen niet echt doorgaan door het punt waar ze uit lijken te komen.  Voor een convexe spiegel, hoe korter de brandpuntsafstand, hoe breder het gezichtsveld.

Terminologie gerelateerd aan optische sferische spiegels

Hoofdas: het is de lijn die normaal (loodrecht) is naar het midden van de spiegel.

Vertex of pool: dit is het centrale punt waar de hoofdas de spiegel binnenkomt.

Midden van kromming: het punt op de hoofdas die dezelfde afstand is van elk punt op de spiegel.  Het is ook het midden van de bovenliggende sfeer.

Straal van kromming: de afstand van het kromtecijfer tot het hoekpunt.

Focus of brandpunt: voor een concave spiegel zullen alle lichtstralen die de spiegel parallel en dicht bij de belangrijkste as raken, worden weerspiegeld door een punt op de hoofdas, wat de focus is.  Voor een convexe spiegel lijken de focus de stralen af ​​te wijken.  De brandpuntsafstand is de afstand langs de hoofdas van het hoekpunt tot de focus en is altijd de helft van de krommingstraal voor een enkele sferische spiegel.

Beeldvorming in optische sferische spiegels

In concave spiegels: wanneer een object op verschillende afstanden wordt geplaatst van een concave spiegel, varieert de aard van het gevormde beeld.  Het kan echt of virtueel, vergroot of verminderd zijn, afhankelijk van de afstand van het object ten opzichte van het brandpunt.

In convexe spiegels: convexe spiegels vormen altijd virtuele, verminderde en rechtopstaande afbeeldingen, ongeacht de positie van het object.

Toepassingen van optische sferische spiegels

Concave spiegels: ze worden vaak gebruikt in astronomische telescopen, weerspiegeling van telescopen en voertuigkoplampen.  Ze worden ook gebruikt in zonne -ovens en scheerspiegels vanwege hun vermogen om licht te convergeren en heldere beelden te vormen.

Convexe spiegels: met hun brede gezichtsveld zijn convexe spiegels essentieel in voertuig achteraankijkspiegels, beveiligingsspiegels in winkels en als onderdeel van straatrookspiegels voor verkeersveiligheid.

Uitdagingen en beperkingen van optische sferische spiegels

Een belangrijk probleem is bolvormige aberratie.  Dit gebeurt wanneer stralen ver van de hoofdas niet op hetzelfde punt samenkomen, wat leidt tot een wazig beeld.  Geavanceerde technologieën, zoals parabolische spiegels, worden soms in sommige toepassingen gebruikt om deze beperking te overwinnen.