Вдлъбнато огледало: действителни изображения като събираща леща
1 · Предскажи
Вдлъбнатото огледало фокусира светлина като събираща леща. Приближава ли отдалечаването на предмета от вдлъбнато огледало неговото действително изображение към фокуса на огледалото, по същия начин както при леща?
- Не — по-далечен предмет мести изображението по-надалеч от огледалото.
- Огледалата и лещите следват коренно различни правила за образуване.
- Да — прилага се същата връзка 1/f = 1/d_o + 1/d_i, така че по-далечен предмет дава изображение по-близо до фокусното разстояние.
2 · Постановка
- Отвори настройката вдлъбнато действително и натисни Нулирай. Фокусното разстояние на огледалото е фиксирано на 15 cm.
- Включи показанията за разстояние до изображението и увеличение.
- Задай разстоянието до предмета за всеки опит и запиши разстоянието до изображението и увеличението.
3 · Събери данни
| Разстояние до предмета d_o (cm) | Разстояние до изображението d_i (cm) | Увеличение m |
|---|---|---|
| 20.00 | ||
| 40.00 | ||
| 60.00 |
Чертай разстоянието до изображението d_i (ос y) спрямо разстоянието до предмета d_o (ос x) за трите си опита.
4 · Анализирай
- За един опит изчисли d_i от 1/f = 1/d_o + 1/d_i с f = 15 cm, после m = −d_i/d_o. Сравни и двете с таблицата.
- Обясни защо уравнението на огледалото е математически идентично по форма на уравнението на тънката леща — и двете ползват същата връзка 1/f = 1/d_o + 1/d_i, макар огледалото да отразява светлината, а не да я пречупва.
5 · Надгради
- Бръснарското или гримьорното огледало е вдлъбнато, държано по-близо от фокусното му разстояние, за да дава увеличено мнимо изображение (като експеримента лупа). Този експеримент вместо това държи предмета отвъд f, давайки действително, обърнато изображение. Обясни кога би искал всяка конфигурация.
- Всяко изображение в този експеримент има отрицателно увеличение. Обясни, с действителната отразяваща геометрия на вдлъбнато огледало, защо действителното изображение, образувано от вдлъбнато огледало, е обърнато, точно като действителното изображение на събираща леща.
Физиката зад този експеримент
Уравнение на огледалото
Вдлъбнатото (събиращо) огледало подчинява се на същия закон за образуване като събираща леща: 1/f = 1/d_o + 1/d_i, с m = −d_i/d_o. Фокусното разстояние на огледалото е положително, съответстващо на знаковата конвенция на лещите.
Оптика
- Събираща леща: действителни изображения отвъд 2f
- Фокусът: къде изображенията бягат в безкрайност
- Леща като лупа
- Разсейваща леща: винаги мнимо, винаги умалено
- Изпъкнало огледало: винаги умалено мнимо изображение
- Плоското огледало: специален, инвариантен случай
- Видима дълбочина: защо басейн изглежда по-плитък, отколкото е
- Пълно вътрешно отражение: критичният ъгъл
- Релей с две лещи: верижно свързване на изображения
- Сложният микроскоп: две лещи за високо увеличение
- Фотографски уголемител: две лещи за действително, по-голямо изображение
- Призма изкривява светлината: ъгъл на отклонение