Duté zrkadlo: skutočné obrazy ako spojná šošovka
1 · Predikuj
Duté zrkadlo zaostruje svetlo ako spojná šošovka. Presunutie predmetu ďalej od dutého zrkadla posúva jeho skutočný obraz bližšie k ohnisku zrkadla, tým istým spôsobom ako pri šošovke?
- Nie — vzdialenejší predmet posúva obraz ďalej od zrkadla.
- Zrkadlá a šošovky nasledujú úplne odlišné pravidlá zobrazovania.
- Áno — vzťah 1/f = 1/d_o + 1/d_i platí, takže vzdialenejší predmet dáva obraz bližšie k ohnisku.
2 · Priprav
- Otvor predvolbu duté zrkadlo a stlač Resetovať. Ohnisková vzdialenosť zrkadla je pevne 15 cm.
- Zapni odčítania vzdialenosti obrazu a zväčšenia.
- Nastav vzdialenosť predmetu pre každý pokus a zaznamenaj vzdialenosť obrazu a zväčšenie.
3 · Zbieraj údaje
| Vzdialenosť predmetu d_o (cm) | Vzdialenosť obrazu d_i (cm) | Zväčšenie m |
|---|---|---|
| 20.00 | ||
| 40.00 | ||
| 60.00 |
Zaznamenaj vzdialenosť obrazu d_i (os y) verzus vzdialenosť predmetu d_o (os x) pre svoje tri pokusy.
4 · Analyzuj
- Pre jeden pokus vypočítaj d_i z 1/f = 1/d_o + 1/d_i s f = 15 cm, potom m = −d_i/d_o. Porovnaj obe s tabuľkou.
- Vysvetli, prečo rovnica zrkadla je matematicky identická v tvare s rovnicou tenkej šošovky — obe používajú ten istý vzťah 1/f = 1/d_o + 1/d_i, hoci zrkadlo odrazuje svetlo namiesto lomu.
5 · Rozšír
- Holické alebo make-up zrkadlo je duté, držané bližšie než jeho ohnisko na dávanie zväčšeného zdánlivého obrazu (ako experiment lupa). Tento experiment namiesto toho drží predmet za f, dávajúc skutočný, prevrátený obraz. Vysvetli, kedy by si chcel každú konfiguráciu.
- Každý obraz v tomto experimente má záporné zväčšenie. Vysvetli pomocou skutočnej odrazovej geometrie dutého zrkadla, prečo skutočný obraz tvorený dutým zrkadlom je prevrátený, presne ako skutočný obraz spojnej šošovky.
Fyzika za týmto experimentom
Rovnica zrkadla
Duté (zbiehavé) zrkadlo poslúcha ten istý zobrazovací zákon ako spojná šošovka: 1/f = 1/d_o + 1/d_i, s m = −d_i/d_o. Ohnisková vzdialenosť zrkadla je kladná, zhodná so znamienkovou konvenciou šošovky.
Optika
- Spojná šošovka: skutočné obrazy za 2f
- Ohnisko: kam obrazy utekajú do nekonečna
- Šošovka ako lupa
- Rozptylná šošovka: vždy zdánlivý, vždy zmenšený
- Vypuklé zrkadlo: vždy zmenšený zdánlivý obraz
- Rovinné zrkadlo: špeciálny, invariantný prípad
- Zdánlivá hĺbka: prečo bazén vyzerá plytší, než je
- Úplný odraz: hraničný uhol
- Dvojšošovkové relé: reťazenie obrazov
- Zložený mikroskop: dve šošovky pre vysoké zväčšenie
- Fotografický zväčšovač: dve šošovky pre skutočný, väčší obraz
- Hranol láme svetlo: uhol výchylky