Какое изображение дает вогнутое сферическое зеркало? - ответы на вопросы про технологии и не только

Глаз. Зрение. Очки

Когда человек надевает очки, оказывается, он создает систему линз, помогающую ему хорошо видеть. Глаз человека или животного – это не просто орган зрения, а оптическая система, созданная природой. Среди частей глаза есть роговица (передняя часть оболочки глаза), прозрачное тело в виде двояко-выпуклой линзы – хрусталик. За хрусталиком располагается стекловидное тело. Эти три составляющие элемента образуют оптическую систему глаза.

Сетчатка, расположенная за стекловидным веществом, является экраном для этой системы.

Пройдя через такую систему, световые лучи преобразуются в действительное уменьшенное перевернутое изображение.

Строение глаза.

Человек же получает информацию и другими органами чувств, не только глазами. В результате анализа и корректировки мозгом полученных сведений видит изображение прямым.

Здоровый глаз дает разборчивое изображение прямо на сетчатке. По правилам построения изображений можно сказать, что их характеристики должны быть различными в зависимости от того, где находится рассматриваемый предмет. Так, как же глаз видит при переводе взгляда с близкого предмета на удаленный или наоборот?

В результате эволюционного развития человека глаз приобрел очень полезное свойство приспосабливаться к видению на различных расстояниях. Это свойство называется аккомодацией. При взгляде на удаленные предметы кривизна хрусталика невелика, мышцы глаза его не сдавливают. При этом оптическая сила «живой» линзы слабая.

Механизм аккомодации.

Взгляд переводится на близкий предмет, мышцы напрягаются, кривизна хрусталика увеличивается, и оптическая сила глаза становится больше.

Так здоровым глазом контролируется видение в различных точках окружающего пространства.

Использовать очки приходится человеку, у которого есть нарушения в оптической системе глаза. Например, это может быть дальнозоркость или близорукость.

С помощью очков глаз получает дополнительные линзы, которые вместе с глазом дают четкое изображение на сетчатке.

Система глаз + очки.

Близорукий глаз дает изображение внутри стекловидного тела перед сетчаткой. Для исправления этого дефекта нужно ослабить оптическую силу глаза, применив рассеивающую линзу.

Наоборот, дальнозоркому глазу нужно увеличение оптической силы, что и делает собирающая линза. Даваемое за сетчаткой изображение переносится на сетчатку.

Итак, близорукий человек носит очки с оптической силой, например, — 0,5 дптр, -2 дптр (рассеивающие линзы). Дальнозорким людям врачи назначают собирающие линзы. Их оптическая сила положительна, например, + 0,5 дптр, + 3 дптр.

С возрастом способность к аккомодации у глаза ослабевает. Мышцам труднее сжимать хрусталик, и поэтому пожилые люди становятся дальнозоркими.

Примечания и ссылки

(in) в Google Книгах
↑ и
.
(in) в Google Книгах
(in) в Google Книгах
в Google Книгах
(in) Бекманн и Спиццичино, Рассеяние электромагнитных волн на шероховатых поверхностях , Нью-Йорк, В. А. Фок и Дж. Р. Уэйт, др. «Международная серия монографий по электромагнитным волнам»,1963 г., 503 с.
(in) в Google Книгах
(in) в Google Книгах
(in) в Google Книгах
в Google Книгах
Хорст Штёкер, Фрэнсис Юндт, Жорж Гийом, «Вся физика», Данод, 1999
↑ и (ru) в Google Книгах
↑ и в Google Книгах.
↑ и в Google Книгах
↑ и в Google Книгах
(in) в Google Книгах
.
(in) в Google Книгах
в Google Книгах
(in) в Google Книгах
(in) в Google Книгах

Как создаются безопасные зеркала

Безопасные зеркала изготавливаются из разных материалов. Существуют поверхности из акрила, специального небьющегося стекла, кроме того, есть зеркальные плиты на основе пластмассы из нескольких слоев.

Безопасные зеркала на акриловой основе применяют для домашнего использования, в детских садах, развлекательных центрах и игровых комнатах. Такие аксессуары изготавливают на заказ. Они не разбиваются, мало весят, не содержат вредных веществ и четко передают изображение. Подобные изделия могут производить в любой форме. Зеркальный акрил отлично поддается обработке. Он не боится влаги, потому его можно применять в ванных комнатах, бассейнах. Это один из лучших и безопасных вариантов для использования детьми.

Для комнаты ребенка необходимо выбирать зеркала, которые не имеют острых краев. Поверхность должна быть надежно закреплена. Лучше, если зеркальное полотно будет на основе пластмассы. Если такого найти не удалось, можно воспользоваться специальной интерьерной пленкой, которая покрывает зеркальную поверхность, а в случае ее повреждения удержит осколки, не давая им рассыпаться.

Вогнутые зеркала

Диаграмма вогнутого зеркала, показывающая фокус, фокусное расстояние, центр кривизны, главная ось и т. д.

А вогнутое зеркало, или же сходящееся зеркало, имеет отражающую поверхность, утопленную внутрь (от падающего света). Вогнутые зеркала отражают свет внутрь к одной точке фокусировки. Они используются для фокусировки света. В отличие от выпуклых зеркал, вогнутые зеркала показывают разные типы изображений в зависимости от расстояния между объектом и зеркалом.

Эти зеркала называются «сходящимися зеркалами», потому что они имеют тенденцию собирать падающий на них свет, перефокусируя параллельные входящие лучи к фокусу. Это связано с тем, что свет отражается под разными углами в разных точках зеркала, поскольку нормаль к поверхности зеркала в каждом месте отличается.

Использование вогнутых зеркал

Вогнутые зеркала используются в отражающие телескопы. Они также используются для увеличения изображения лица при нанесении макияжа или бритье. В освещение В приложениях, вогнутые зеркала используются для сбора света от небольшого источника и направления его наружу в виде луча, как в факелы, фары и прожекторы, или собрать свет с большой площади и сфокусировать его на маленьком пятне, как в концентрированная солнечная энергия. Вогнутые зеркала используются для формирования оптические резонаторы, которые важны в лазерная конструкция. Немного стоматологические зеркала используйте вогнутую поверхность, чтобы получить увеличенное изображение. В система современных авианосцы также используется вогнутое зеркало.

Вогнутое зеркальное отображение

Влияние на изображение положения объекта относительно точки фокусировки зеркала (вогнутое)
Положение объекта (S), координационный центр (F)	Изображение	Диаграмма
S<F{displaystyle S (Объект между фокусом и зеркалом)	Виртуальный Вертикально Увеличенное (больше)
S=F{displaystyle S = F} (Объект в фокусе)	Отраженные лучи параллельны и никогда не встречаются, поэтому изображение не формируется. в предел где S приближается к F, расстояние изображения приближается бесконечность, и изображение может быть реальным или виртуальным, вертикальным или перевернутым, в зависимости от того, приближается ли S к F с левой или с правой стороны.
F<S<2F{displaystyle F (Объект между фокусом и центром кривизны)	Реальное изображение Перевернутый (вертикально) Увеличенное (больше)
S=2F{displaystyle S = 2F} (Объект в центре кривизны)	Реальное изображение Перевернутый (вертикально) Тот же размер Изображение сформировано в центре кривизны
S>2F{displaystyle S> 2F}(Объект за центром кривизны)	Реальное изображение Перевернутый (вертикально) Уменьшено (уменьшено / меньше) По мере увеличения расстояния до объекта изображение асимптотически подходит к фокусу В пределе, когда S приближается к бесконечности, размер изображения приближается к нулю, когда изображение приближается к F

Применение плоских зеркал

В повседневной жизни нас окружает множество плоских зеркал. Они нашли очень широкое применение как в быту, так и в технике.

Например, плоские зеркала используют в фарах различных автомобилей, прожекторов. И помимо этого, мы можем упомянуть и о дорожных и автомобильных зеркалах (боковых и заднего вида). Многие оптические приборы содержат в своем устройстве одно или несколько зеркал: объективы фотоаппаратов, лазеры, телескопы, перископы).

Перископ — это специальный прибор для наблюдения за поверхностью моря с подводной лодки, идущей на небольшой глубине (рисунок 7).

Рисунок 7. Перископ

Простейший перископ представляет собой трубу, в углах которой расположены зеркала. Они наклонены относительно трубы на $45 \degree$. Сделано это для изменения хода световых лучей. Благодаря этому человек, находящийся у нижнего края трубы может видеть то, что находится у ее верхнего края.

Также в настоящее время зеркала используются в дизайне интерьеров. С их помощью создается иллюзия пространства — большой объем в небольших помещениях.

Интересный прием с зеркалами используют в магазинах. Один предмет помещают между несколькими зеркальным поверхностями, и создается впечатление, что предмет не один, а их много. Это возможно, если установить зеркала под определенным углом $\alpha$ друг к другу. Здесь работает формула, позволяющая рассчитать количество изображений $n$: $n = \frac{360 \degree — \alpha}{\alpha}$.

Применение сферического зеркала (вогнутое):

Отражающие телескопы сконструированы с использованием одного или нескольких вогнутых зеркал.
Эти зеркала помогают создавать увеличенные изображения объектов и, следовательно, используются в качестве зеркал для макияжа или бритья.
В некоторых применениях освещения лампочка помещается в фокусную точку вогнутого зеркала, и свет, направленный из фокусной точки, затем отражается наружу после попадания в зеркало. Это приложение используется в факелах, фарах и прожекторах.
Иногда вогнутые зеркала также используются для концентрации солнечной энергии путем сведения падающего солнечного света с большой площади в крошечную точку.
В лазерах также используются вогнутые зеркала для создания оптических резонаторов. что необходимо для действия генерации.
Благодаря способности вогнутых зеркал формировать увеличенные изображения, стоматологи используют их в качестве стоматологических зеркал.
Современные авиатранспортеры также включают в себя вогнутые сферические зеркала в системе вспомогательного приземления.

Изображение в плоском зеркале: свойства и алгоритм построения

Для реального объекта, изображение, полученное с помощью плоского зеркала, является:

мнимым;
прямым (не перевернутым);
размеры изображения равны размерам объекта;
изображение находится на таком же расстоянии за зеркалом, как объект перед ним.

Построим изображение некоторого объекта в плоском зеркале.

Воспользуемся свойствами мнимого изображения в плоском зеркале. Нарисуем изображение красной стрелки с другой стороны зеркала. Расстояние А равно расстоянию В, а изображение имеет тот же размер, что и объект.

Мнимое изображение получается на пересечении продолжения отраженных лучей. Изобразим световые лучи, идущие от мнимой красной стрелки к глазу. Покажем, что лучи мнимые, нарисовав их пунктиром. Непрерывные линии, идущие от поверхности зеркала, показывают путь отраженных лучей.

Проведем от объекта прямые линии в точки отражения лучей на поверхности зеркала. Учитываем, что угол падения равен углу отражения.

Плоские зеркала используются во многих оптических приборах. Например, в перископе, плоском телескопе, графопроекторе, секстанте и калейдоскопе. Стоматологическое зеркало для осмотра полости рта тоже плоское.

Найдем связь между оптической
характеристикой и расстояниями,
определяющими положение предмета и его
изображения.

Пусть предметом служит некоторая точка
А, располагающаяся на оптической оси.
Используя законы отражения света,
построим изображение этой точки (рис.
2.13).

Обозначим
расстояние от предмета до полюса зеркала
(АО),
а от полюса до изображения(ОА).

Рассмотрим
треугольник АРС, получаем, что

Из треугольника
АРА, получаем, что.
Исключим из этих выражений угол,
так как единственный который не опирается
на ОР.

,или

(2.3)

Углы ,,опираются на ОР. Пусть рассматриваемые
пучки параксиальны, тогда эти углы малы
и, следовательно, их значения в радианной
мере равно тангенсу этих углов:

;;,
гдеR=OC,
является радиусом кривизны зеркала.

Подставим
полученные выражения в уравнение (2.3)

Так как мы ранее выяснили, что фокусное
расстояние связано с радиусом кривизны
зеркала, то

(2.4)

Выражение (2.4) называется формулой
зеркала, которая используется лишь с
правилом знаков:

Расстояния
,,считаются положительными, если они
отсчитываются по ходу луча, и отрицательными
– в противном случае.

Выпуклое зеркало
.

Рассмотрим несколько
примеров на построение изображений в
выпуклых зеркалах.

Фокус выпуклого зеркала мнимый. Формула
выпуклого зеркала

Правило знаков
для d и f остается таким же, как и для
вогнутого зеркала.

Линейное увеличение предмета определяется
отношением высоты изображения к высоте
самого предмета

. (2.5)

Таким образом, независимо от расположения
предмета относительно выпуклого зеркала
изображение оказывается всегда мнимым,
прямым, уменьшенным и расположенным за
зеркалом. В то время как изображения в
вогнутом зеркале более разнообразны,
зависят от расположения предмета
относительно зеркала. Поэтому вогнутые
зеркала применяются чаще.

Рассмотрев принципы построения
изображений в различных зеркалах, мы
подошли к пониманию действия столь
различных приборов, как астрономические
телескопы и увеличивающие зеркала в
косметических приборах и медицинской
практике, мы способны сами спроектировать
некоторые приборы.

Зеркальное
отражение, диффузное отражение

Общие правила

Прежде чем начинать сверлить отверстие в зеркале, необходимо уложить его на идеально ровную поверхность. Изделие должно лежать плотно, нигде не играть. Затем необходимо обезжирить поверхность. Для этого используется спирт или ацетон. Дрель выставляется на малые обороты, иначе можно повредить хрупкий предмет.

Нельзя торопиться, пытаться форсировать события и давить на дрель. Вся работа делается медленно и без усилий. Сверлить необходимо примерно до половины ширины зеркала, а затем его переворачивать, и идти навстречу с другой стороны. Благодаря этому не будет сколов по наружным сторонам предмета

Это важно, особенно если вы сверлите зеркало в домашних условиях

Использование специального сверла

Проще всего просверлить зеркало, используя специальные трубчатые сверла, которые имеют алмазное напыление и дрель, с предусмотренным регулятором оборотов. Однако вместо дрели можно также использовать шуруповерт. Размечается изделие не обычным способом (крест в центре отверстия), а рисуется квадрат, описывающий диаметр отверстия.

У непрофессионала сверло может скользить по поверхности. Этого можно избежать, если использовать небольшой кусочек пластика или древесины, где предварительно просверлена выемка тем же сверлом. Такая заготовка крепится на стекло скотчем и удерживает сверло в процессе работы.

Чтобы не допустить перегревания стекла и сверла, нужно периодически делать остановки. Во время остановок изделие и сверло охлаждаются водой. Сверлить можно, используя только медленные обороты.

Дедовский способ

Этим методом пользовались еще в те времена, когда не было дрелей, но люди уже широко использовали стекла и зеркала в быту. Чтобы проделать отверстие в зеркале таким образом, понадобятся:

Любой легкоплавкий металла (олово, свинец).
Немного обычного песка (желательно не крупного и чистого, без примесей ракушек и камней).
Газовая плита или горелка для нагревания.
Спирт.
Емкость для плавки металла (можно использовать кружку, которую не жалко выбросить).

На обезжиренное зеркало насыпается влажный песок горкой. При помощи острого предмета в песке делается воронка соответствующего размера.

Дальше необходимо расплавить подготовленный металл и вылить его в полученную воронку. После чего нужно подождать несколько минут, пока олово или свинец остынут. Затем можно убирать песок, и извлекать застывший металл. Появится идеально ровное отверстие в зеркале без сколов и расколов.

Используем стеклорез

Чтобы просверлить зеркало этим способом, придется поломать стеклорез, так как нужно использовать алмазный ролик. Затем необходимо подготовить металлический стержень, выпилив в нем прорезь. Ролик фиксируется на стержень при помощи заклепки, так чтобы он был очень жестко закреплен и не проворачивался. Сделанное своими руками сверло крепится на дрель и далее используется, чтобы просверлить отверстие в сверле.

Отверстие обычным сверлом

Если нет возможности приобрести специальное сверло с алмазным напылением или выяснилось, что купленное новое низкого качества, и с него слетело напыление, можно воспользоваться обычным сверлом, которым обычно сверлят металл, чтобы просверлить зеркало.

Зеркало ложится на ровную поверхность, затем обезжиривается. Из пластилина делается подобие ванночки на верхней стороне, затем в нее заливается жидкость. Можно использовать обычную воду, но лучше скипидар. Дрель ставится на малые обороты. Сверлить отверстие нужно без усилий.

Просверлить зеркало в домашних условиях может любой мужчина с руками. Однако существует большая вероятность того, что оно треснет во время работы. Поэтому если есть возможность воспользоваться услугами профессионала, лучше отнести зеркало в стекольную мастерскую. Также советуем посмотреть видео на эту тему, и предварительно потренироваться на кусках стекла.