Optisk sfærisk spejl: En introduktion

Optisk sfærisk spejl er grundlæggende elementer inden for optik.  Det er optiske elementer, der reflekterer lys og har formen af ​​et stykke skåret ud af en sfærisk overflade, hvor ryggen typisk er plano.  De er vidt brugt i forskellige tekniske OEM -synlige eller IR -applikationer, herunder forsvars- og sikkerheds-, medicinske og landbrugsteknologier og miljøovervågning.

Typer af optiske sfæriske spejle

Konkave sfæriske spejle: Den reflekterende overflade af konkave sfæriske spejle kurver indad.  De konvergerer spejle, ideelle til at fokusere lys.  De forstørrer objekter, der er tæt på dem og har en positiv brændvidde.  Krumningsradius er også positiv, hvilket er afstanden mellem spejlet og midten af ​​den sfære, hvorfra den blev dannet.

Konveks sfæriske spejle: konvekse sfæriske spejle får normalt genstande til at se mindre ud.  Disse spejle bruges til at udvide et billeddannelsessystems synsfelt.  De har negative brændvidde, hvilket betyder, at fokus er bag spejlet, og krumningsradius er også negativ.  Billedet dannet af et konveks spejl er virtuelt, da lysstrålerne faktisk ikke passerer gennem det punkt, de ser ud til at stamme fra.  For et konveks spejl, jo kortere brændvidden, jo bredere synsfeltet.

Terminologi relateret til optiske sfæriske spejle

Hovedakse: Det er den linje, der er normal (vinkelret) til spejlets centrum.

Vertex eller stang: Dette er det centrale punkt, hvor hovedaksen kommer ind i spejlet.

Curvature Center: Pointen på den vigtigste akse, der er den samme afstand fra hvert punkt på spejlet.  Det er også centrum for den overordnede sfære.

Kurvaturradius: Afstanden fra centrum af krumning til toppunktet.

Fokus eller fokuspunkt: For et konkavt spejl afspejles alle lysstråler, der slår spejlet parallelt og tæt på dets vigtigste akse gennem et punkt på hovedaksen, som er i fokus.  For et konveks spejl er fokus, hvor strålerne ser ud til at afvige fra.  Fokuslængden er afstanden langs hovedaksen fra toppunktet til fokus og er altid halvdelen af ​​krumningsradius for et enkelt sfærisk spejl.

Billeddannelse i optiske sfæriske spejle

I konkave spejle: Når et objekt placeres i forskellige afstande fra et konkavt spejl, varierer arten af ​​det dannede billede.  Det kan være reelt eller virtuelt, forstørret eller formindsket, afhængigt af objektets afstand i forhold til omdrejningspunktet.

I konvekse spejle: Konveks spejle danner altid virtuelle, formindskede og lodrette billeder uanset objektets position.

Anvendelser af optiske sfæriske spejle

Konkave spejle: De bruges ofte i astronomiske teleskoper, der reflekterer teleskoper og køretøjets forlygter.  De er også ansat i solovne og barberspejle på grund af deres evne til at konvergere lys og danne klare billeder.

Konveks spejle: Med deres brede synsfelt er konvekse spejle vigtige i bagerste køretøjer - se spejle, sikkerhedsspejle i butikkerne og som en del af gadekrav spejle for trafiksikkerhed.

Udfordringer og begrænsninger af optiske sfæriske spejle

Et væsentligt problem er sfærisk afvigelse.  Dette forekommer, når stråler langt fra hovedaksen ikke konvergerer på det samme punkt, hvilket fører til et sløret billede.  Avancerede teknologier, som paraboliske spejle, bruges undertiden i nogle anvendelser til at overvinde denne begrænsning.