Równanie zwierciadła

Zwierciadła zakrzywione zgina światło, tworząc obrazy, tak jak soczewki. Zwierciadło wklęsłe zakrzywia się do wewnątrz i może skupić światło w rzeczywistym obrazie, który można złapać na ekranie, podczas gdy wypukłe lub płaskie zawsze rozprasza światło, tworząc obraz pozorny, który tylko wydaje się być za zwierciadłem.

Wzór

1/f = 1/dₒ + 1/dᵢ

  • f — ogniskowa (cm): odległość od zwierciadła do punktu, w którym promienie odbite się skupiają
  • dₒ — odległość obiektu (cm): jak daleko obiekt leży przed zwierciadłem
  • dᵢ — odległość obrazu (cm): jak daleko obraz powstaje od zwierciadła

Przykład rozwiązany

Zwierciadło wklęsłe ma ogniskową 10 cm. Obiekt leży 30 cm przed nim. Jak daleko od zwierciadła powstaje obraz?

  • f = 10 cm
  • dₒ = 30 cm
  1. 1/dᵢ = 1/f − 1/dₒ
  2. 1/dᵢ = 1/10 cm − 1/30 cm

dᵢ = 15 cm

Sprawdź się

To samo zwierciadło o ogniskowej 10 cm ma teraz obiekt w 20 cm zamiast 30 cm. Gdzie powstaje obraz?
  • 10 cm
  • Poprawna odpowiedź: 20 cm
  • 40 cm

Zgadza się! 1/dᵢ = 1/10 cm − 1/20 cm = 1/20 cm, więc obraz powstaje w odległości 20 cm.

Zwierciadło wypukłe, jak w bocznym lusterku samochodu, zawsze tworzy jaki rodzaj obrazu?
  • Poprawna odpowiedź: Pozorny i prosty, zawsze mniejszy od obiektu
  • Rzeczywisty i odwrócony, zawsze większy od obiektu
  • Rzeczywisty i prosty, zawsze tego samego rozmiaru

Dokładnie — zwierciadła wypukłe zawsze tworzą pozorne, proste, pomniejszone obrazy, dlatego mogą pokazać szerszy widok.

Gdzie to widzisz

Boczne lusterko samochodu — to z ostrzeżeniem, że obiekty są bliżej, niż się wydają — jest wypukłe: płaci rozmiarem obrazu za szerokie pole widzenia. Lusterko do golenia albo makijażu jest odwrotnością, wklęsłe: twoja prosta, powiększona twarz to obraz pozorny, a przy trzymaniu we właściwej odległości zamienia się w obraz rzeczywisty, który można by złapać na kartce.

Częste błędy

Powtarzający się błąd to zapominanie, co zwierciadła wypukłe potrafią, a czego nie: zawsze tworzą obrazy pozorne, proste i mniejsze od obiektu — obraz rzeczywisty jest z nich niemożliwy. Mieszka tu też ta sama pułapka algebraiczna co przy soczewkach: położenie obrazu wynika z 1/dᵢ = 1/f − 1/dₒ, więc zwierciadło o ogniskowej 10 cm z obiektem w odległości 20 cm daje obraz w 20 cm, a przesunięcie obiektu przesuwa obraz.

Jak się to łączy

To równanie cienkiej soczewki w przebraniu zwierciadła: identyczne 1/f = 1/dₒ + 1/dᵢ, inne konwencje znaków i inny mechanizm — odbicie zamiast załamania. Optyka geometryczna kończy się tutaj; interferencja i dyfrakcja, następne, porzucają całkowicie obraz promieniowy i traktują światło jako falę, którą naprawdę jest.

Wypróbuj interaktywną symulację

Powiązane koncepcje