Specchio concavo

Cos'è uno specchio concavo?

Lui Specchio concavo o convergente è una forma quasi sempre sferica, in cui la superficie riflettente si trova sul lato interno della sfera o piuttosto. Sono anche possibili altre forme curve, come la parabola.

Con specchi curvi, come lo specchio concavo, è possibile ottenere varie immagini: aumentato, diminuito o addirittura invertito. Le immagini aumentate facilitano la visualizzazione dei dettagli fini di un oggetto.

In uno specchio concavo, l'aumento viene raggiunto grazie al fatto che la curvatura consente di focalizzare la luce molto simile a come fa una lente.

Lo specchio funziona come mostrato nella figura superiore. I raggi di incidenti di luce orizzontale provengono da sinistra, dove c'è una fontana lontana, come il sole. Questi raggi soddisfano la legge sulla riflessione, che afferma che l'angolo di incidenza del raggio di luce è uguale al suo angolo di riflessione.

Dopo aver riflettuto, i raggi si intersecano in un punto speciale, il punto per Punto focale, Perché è qui che si concentra la luce. Posizionando oggetti in diverse posizioni sull'asse che passa attraverso C, F e V, si ottengono le varie immagini.

Ad esempio, tra il punto focale e il vertice dello specchio è il luogo ideale per posizionare il viso quando trucco o rasatura, perché in questo modo un'immagine viene raggiunta con un grande dettaglio che non è possibile con uno specchio piatto.

Caratteristiche di uno specchio concavo

Prima di vedere come si forma l'immagine, analizziamo attentamente i punti e le distanze presentate in questa illustrazione:

Traiettoria di raggi di luce paralleli in uno specchio sferico e concavo. Fonte: Thomas, W. Fisica concettuale.

-Il centro della sfera a cui appartiene lo specchio è al punto C e R è il suo raggio. Il punto C è noto come Centro di curvatura E r è il Raggio di curvatura.

-Il punto V è il vertice dello specchio.

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-La linea che unisce i punti C, F e V è nota come Asse ottico dello specchio ed è perpendicolare alla sua superficie. Un raggio che colpisce questi punti si riflette nella stessa direzione e nella direzione opposta.

-Il riflesso dei raggi incidenti parallelamente all'asse ottico si intersecano nel punto F, chiamato Punto focale dello specchio.

-Si noti che il punto F è approssimativamente a metà strada tra C e V.

-Alla distanza tra f e v, indicato come F,  è chiamato distanza focale Ed è calcolato come:

F = r/2

Metodo grafico

Come indicato sopra, a seconda del punto in cui viene posizionato l'oggetto, si ottengono diverse immagini, che sono facilmente visualizzate attraverso il metodo grafico per gli specchi.

Questo metodo consiste nel disegnare raggi di luce dai punti strategici dell'oggetto e osservare come si riflettono sulla superficie speculare. L'immagine è ottenuta prolungando questi riflessi e guardando dove si intersecano.

In questo modo è noto se l'immagine è più grande o più piccola, reale o virtuale - se è formata dietro lo specchio - e a destra o invertita.

Esempi di specchi concavi

Diamo un'occhiata ad alcuni esempi di immagini ottenute da specchi concavi:

Oggetto tra f e v

Posizionando l'oggetto tra i punti F e V possiamo ottenere un'immagine virtuale amplificata. Per visualizzarlo, vengono disegnati tre raggi principali, come mostrato nell'illustrazione inferiore:

Raggi principali che lasciano l'oggetto posizionato tra messa a fuoco e vertice dello specchio concavo. L'immagine ottenuta è virtuale, aumentata e giusta. Fonte: Thomas, W. Fisica concettuale.

-Ray 1, che lascia la fiamma al punto P, è parallelo all'asse ottico e viene riflesso attraverso F.

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-Ray 2: colpisce in modo tale da riflettere nella direzione parallela all'asse ottico.

-Finalmente Ray 3, che è radiale, arriva perpendicolare allo specchio e si riflette nella direzione opposta, attraverso C.

Si noti che la legge sulla riflessione è adeguata allo stesso modo dello specchio piatto, con la differenza che la normale alla superficie dello specchio curvo cambia continuamente.

In realtà, due raggi sono sufficienti per individuare l'immagine. In questo caso, prolungando i tre raggi, tutti si intersecano a una p 'dietro lo specchio, che è dove si forma l'immagine. Questa immagine è virtuale -nella realtà non è attraversata da alcun raggio luminoso, è giusto ed è anche più grande dell'originale.

Oggetto tra c e f

Quando l'oggetto si trova tra il punto focale e il centro della curvatura dello specchio, l'immagine che si forma è reale, non si trova dietro lo specchio, ma davanti a esso è aumentata e invertita.

Immagine di un oggetto posto tra il centro e il focus di uno specchio concavo. Fonte: Giambattista, a. Fisica.

Oggetto oltre il centro

Nell'illustrazione inferiore viene visualizzata l'immagine formata da un oggetto lontano dal centro dello specchio. L'immagine è formata in questo caso tra il punto focale F e il centro della curvatura C. È un'immagine reale, invertita e più piccola dell'oggetto stesso.

Immagine di un oggetto situato oltre il centro di uno specchio concavo. Fonte: f. Scarpa modificata di Juan Carlos Collant.

Ingrandimento laterale

Possiamo chiederci come amplificati o diminuiti è l'immagine ottenuta dallo specchio concavo, per questo il ingrandimento laterale, indicato come M. È dato dal quoziente tra le dimensioni dell'immagine e la dimensione dell'oggetto:

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M = dimensione dell'immagine / dimensione dell'oggetto

L'immagine formata da uno specchio può essere inferiore alla dimensione dell'oggetto, anche così, m è ancora chiamata ingrandimento o aumento lato.

Applicazioni mirro concave

La proprietà degli specchi concavi per ingrandire le immagini viene utilizzata in importanti applicazioni che vanno dalla disposizione personale all'ottenimento di energie Pulito.

Specchi d'ingrandimento

Sono comunemente usati nel tavolo da toeletta ai fini della disposizione personale: trucco, rasatura e annodate la cravatta.

Telescopio a riflessione ottica

Il primo telescopio a riflessione è stato creato da Isaac Newton e utilizza uno specchio concavo più una lente oculare. Uno degli specchi del telescopio di tipo cassegrano è concavo e parabolico e viene utilizzato per raccogliere la luce nel punto focale.

Specchi dentali

Specchio dentale

I dentisti usano anche specchi concavi per ottenere un'immagine amplificata della protesi, al fine di poter esaminare i pezzi dentali e le gengive con il massimo dettaglio possibile.

I fari automobilistici

Nelle luci anteriori delle auto, il filamento di lampadina viene posizionato nel punto focale di uno specchio concavo. I raggi di luce originati nel filamento si riflettono in un raggio di raggi paralleli.

Lo specchio è spesso sferico, ma a volte viene utilizzata la forma parabolica, che ha il vantaggio di riflettere in un raggio parallelo tutti i raggi che provengono dal punto focale e non solo quelli che sono vicini all'asse ottico.

Concentratori solari

La luce di una fontana lontana come il sole può concentrarsi su un punto attraverso lo specchio concavo. Grazie a questo, il calore è concentrato a quel punto. Su larga scala, con questo calore puoi riscaldare un fluido, come l'acqua o l'olio, ad esempio.

Questo è il Concentrazione Energia termosolare Ciò cerca di produrre elettricità che attiva una turbina spinta dal calore concentrato del sole ad un certo punto. È una procedura alternativa alla cella fotovoltaica semiconduttiva.

Riferimenti

1. Giancoli, d.  2006. Fisica: principi con applicazioni. 6 °. Ed Prentice Hall.
2. Giambattista, a. 2010. Fisica. 2 °. Ed. McGraw Hill.
3. La classe di fisica. Diagrammi di raggi per specchi a concetto. Recuperato da: Physicsclassroom.com.
4. Thomas, w. 2008. Fisica concettuale. McGraw Hill.
5. Tippens, p. 2011. Fisica: concetti e applicazioni. 7a edizione. McGraw Hill.