O que é um espelho esférico? | Definir espelho esférico
Definição de espelho esférico:
Certos espelhos são projetados de forma que sua superfície refletora seja curva. Os espelhos esféricos são uma variante do espelho curvo que tem suas superfícies refletoras em forma de parte de uma esfera.
Espelho Esférico Curvo
Este é um espelho esférico com uma superfície refletora curva.
Diferentes tipos de espelhos esféricos | Dois tipos de espelho esférico:
Os espelhos curvos geralmente têm suas superfícies moldadas em dois designs:
- Superfície convexa com protuberância para fora.
- Superfície côncava com recessão interna.
Exemplo de espelho esférico
Existem dois tipos de espelhos esféricos, côncavos e convexos. Além das superfícies esféricas, os espelhos curvos também são encontrados em algumas outras formas, como espelhos parabólicos e outras superfícies curvas.
Diferença entre espelho plano e espelho esférico | Distinguir entre espelhos esféricos côncavos e convexos
O que é um espelho côncavo?
Definição de espelho esférico côncavo:
Um espelho côncavo também é mais conhecido como espelho convergente, pois é capaz de convergir os raios de luz para um ponto. Um espelho esférico côncavo é projetado de forma que a superfície refletora seja comprimida para dentro, ou seja, a luz incidente tem que viajar um pouco mais para alcançar o centro do espelho e menos para alcançar a margem do espelho e os raios de luz convergem para dentro para o foco ponto do espelho côncavo. Esses espelhos são especialmente usados para focalizar os raios de luz.
O padrão de imagem dos espelhos côncavos é diferente daquele dos espelhos convexos. Em espelhos côncavos, a forma da imagem difere com base na distância entre o espelho côncavo esférico e a posição do objeto. A luz incidente que incide em diferentes pontos do espelho é refletida pelo espelho em diferentes ângulos porque o normal em cada ponto do espelho é diferente. O espelho côncavo é capaz de produzir imagens reais e virtuais, para este tipo de espelho, o foco (F) e o centro de curvatura (C) ficam fora do espelho e são denominados como “Pontos reais”.
Diagrama de Espelho Esférico - Espelho Esférico Côncavo imagem
Quais são os usos de um espelho côncavo?
Aplicação de espelho esférico (côncavo):
- Os telescópios refletivos são projetados usando um ou mais espelhos côncavos.
- Esses espelhos ajudam na produção de imagens ampliadas de objetos e, portanto, são usados como espelho de maquiagem ou de barbear.
- Em certas aplicações de iluminação, a lâmpada é colocada no ponto focal do espelho côncavo e a luz direcionada do ponto focal é refletida para fora após atingir o espelho. Esta aplicação é vista em lanternas, faróis e holofotes.
- Às vezes, espelhos côncavos também são usados para concentrar a energia solar, convergindo a luz solar incidente de uma grande área para um ponto minúsculo.
- Lasers também usam espelhos côncavos para construir cavidades ópticas. isso é necessário para ação duradoura.
- Devido à capacidade dos espelhos côncavos de formarem imagens ampliadas, eles são usados pelos dentistas como espelhos dentários.
- Os transportadores de aeronaves modernos também incorporam espelhos esféricos côncavos no arranjo de auxílio de pouso do espelho.
Reflexo em espelhos esféricos
Formação de imagem por espelho côncavo
Espelhos côncavos capazes de criar imagens reais e virtuais dependendo da distância do objeto da posição do espelho.
- Quando o objeto é colocado entre o espelho e o ponto focal (F), a imagem formada é virtual, ereto e ampliado e a imagem será formada atrás do espelho.
- Quando o objeto é colocado no ponto focal, os raios de luz refletidos seguem propagação paralela e dizem que se encontram no infinito. Portanto, diz-se que a imagem se forma no infinito com grande ampliação. A imagem pode ser real ou virtual, dependendo se o objeto se aproxima do foco do espelho ou do centro da curvatura.
- Quando o objeto está localizado entre o centro de curvatura (C) e o ponto focal (F), a imagem criada é real, invertido e ampliado na natureza, e esta imagem geralmente é formada além do centro de curvatura.
- Se o objeto estiver localizado no centro da curvatura do espelho, então a imagem formada é real, invertidoe tem o mesmo tamanho como o objeto e será criado na centro de curvatura si.
- Se o objeto for colocado longe do centro de curvatura do espelho, então a imagem formada é real, invertido e diminuído, e a imagem será formada entre o centro de curvatura e o foco.
- Se o objeto estiver localizado no infinito, então a imagem formada é real, invertido e do tamanho de um ponto e Será criado no foco.
Diagrama de raio de espelho esférico côncavo | Reflexão de luz por espelhos esféricos - tipo côncavo
Fonte da imagem: I, Cronholm144 CC BY-SA 3.0 Arquivo: Concavemirror raydiagram 2FE.svg Carregado: 5 de julho de 2007
O que é um espelho convexo?
Definição de espelho esférico convexo:
Um espelho convexo também é conhecido como espelho divergente, pois é capaz de divergir ou espalhar os raios de luz de um ponto. Um espelho esférico convexo é projetado de forma que a superfície refletora se projete para fora, ou seja, a luz incidente tem que viajar um pouco mais para alcançar a margem do espelho e menos para alcançar o centro do espelho. Os raios de luz parecem divergir para fora do ponto focal do espelho convexo. Esses espelhos são usados especialmente para raios de luz divergentes.
Os espelhos convexos podem produzir apenas imagens virtuais. O foco e o centro de curvatura do espelho convexo permanecem dentro do espelho e são geralmente denominados “pontos imaginários”. A imagem produzida está presente dentro do espelho e não pode ser projetada em uma tela e o tamanho da imagem formada é sempre menor que o tamanho do objeto, mas o tamanho da imagem formada aumentará se a distância do objeto diminuir a partir da localização do espelho. A luz incidente que incide em diferentes pontos do espelho é refletida pelo espelho em diferentes ângulos porque o normal em cada ponto do espelho é diferente.
Quais são os usos de espelhos convexos?
Aplicação de espelho esférico (convexo):
- Os espelhos retrovisores usados em veículos são tipicamente espelhos convexos, pois fornecem uma visão de campo mais ampla e imagens eretas. No entanto, essas imagens podem enganar e os objetos podem parecer mais distantes do que realmente estão.
- O campo de visão mais amplo desses espelhos os torna adequados como espelhos de segurança usados em corredores de edifícios, hospitais, escritórios, hotéis, escolas, shoppings, complexos de apartamentos, etc. Esses espelhos mostram se há algum tipo de obstrução presente no caminho à frente.
- Os espelhos convexos também são montados em um poste em estradas, calçadas, becos e pontes quando houver qualquer tipo de obstrução, curvas fechadas, estradas estreitas, etc. Esses espelhos ajudam a prevenir acidentes que acontecem quando o motorista não consegue ver as curvas ou um carro entrando do lado oposto corretamente.
- Os caixas eletrônicos ou caixas eletrônicos também possuem espelhos convexos instalados em seus cantos superiores esquerdo ou direito para que os usuários possam saber o que está acontecendo atrás deles. Esses espelhos formam imagens menores e, portanto, fornecem uma área de observação muito maior.
Como imagem formada por Spherical Mirror?
Formação de imagem por espelho convexo
O espelho convexo pode produzir imagens virtuais apenas, ou seja, os raios de luz vindos do objeto não passam realmente pela imagem formada. Porém, se estendermos os raios de luz, eles parecem passar através da imagem e este tipo de espelho forma uma imagem menor ou diminuída, e ereta.
Quando a distância entre o objeto e o espelho diminuir, o tamanho do espelho aumentará. No ponto em que o objeto toca o espelho, o tamanho da imagem é quase igual ao tamanho do objeto. Quando os raios de luz estendidos parecem passar pelo foco, a imagem formada tem o tamanho de um ponto e diz-se que o objeto está posicionado no infinito.
Partes do espelho esférico | Características do espelho esférico | propriedades do espelho esférico | Termos do Espelho Esférico:
Defina a abertura do espelho esférico:
É definida como a porção do espelho que fica disponível para interação com os raios de luz, a partir dessa ideia do tamanho da abertura do espelho pode ser prevista.
Defina o pólo de um espelho esférico:
Isso é caracterizado pelo centro da superfície refletora total do espelho.
Definir o foco principal de um espelho esférico | Ponto Focal do Espelho Esférico | Definir o foco de um espelho esférico
Este é o eixo de um espelho esférico onde, após a reflexão de raios de luz paralelos ao eixo, convergirão ou começarão a convergir.
Defina a distância focal de um espelho esférico:
É definida como a distância do pólo do espelho ao ponto no eixo principal onde os raios de luz que chegam do infinito se encontram ou parecem se encontrar após a reflexão por causa do espelho esférico.
Defina o centro de curvatura de um espelho esférico:
Isso denota o centro da esfera da qual o espelho esférico faz parte, geralmente é denotado por 'C'.
Defina o eixo principal de um espelho esférico:
Isso se refere àquela linha específica que passa pelo centro da curvatura-C, pólo-P e foco-F do espelho esférico.
Defina o raio de curvatura do espelho esférico:
Isso é definido como a distância entre o pólo do espelho e o centro de curvatura e é geralmente o dobro do comprimento focal do espelho (2F).
Defina os raios marginais:
Os raios marginais são definidos como os raios que atingem o espelho esférico após fazer o ângulo máximo do eixo principal. Para cálculos de óptica geométrica, os raios marginais são freqüentemente negligenciados.
Defina os raios paraxiais:
Os raios paraxiais são definidos como os raios de luz que atingem o espelho esférico após formar um ângulo menor ou igual a 14 ° com o eixo principal. Para cálculos de óptica geométrica, apenas os raios paraxiais são levados em consideração.
Como calcular o comprimento focal do espelho esférico?
Equação do espelho esférico | Equação do espelho esférico côncavo
Em termos usuais, consideramos que para um espelho esférico
f - comprimento focal.
do - distância do objeto da localização do espelho esférico.
di - distância da imagem da localização do espelho esférico.
Fórmula do espelho esférico
Agora, de acordo com a ótica gaussiana, a equação do espelho esférico, correlacionando distância do objeto, distância da imagem e comprimento focal é dada por:
Aqui, os raios são considerados paraxiais e a abertura é considerada pequena. A luz incide no espelho do lado esquerdo e o lado direito do espelho é prateado.
Convenção de sinais de espelhos esféricos
Derivação da fórmula do espelho esférico
- O pólo do espelho esférico marca o ponto de partida de cada distância medida.
- O comprimento focal f e o raio de curvatura 2f do espelho esférico é considerado negativo para espelhos convexos e + ve para espelhos côncavos. De forma similar, do e di é considerado como -ve quando o objeto está localizado na frente do espelho e a imagem criada é real e di é + ve quando a imagem é virtual. Em outras palavras, podemos dizer que o lado direito do espelho é considerado como + ve, e o lado esquerdo do espelho é considerado como -ve. Como o objeto está sempre posicionado na direção esquerda, a distância do é sempre -ve.
- Imagens eretas são consideradas + ve e imagens invertidas são consideradas + ve. Em outras palavras, a distância calculada abaixo (direção para baixo) do eixo principal é considerada como + ve e a distância calculada acima (direção para cima) do eixo principal é considerada como + ve.
Para espelhos convexos:
O comprimento focal, o ponto focal, o centro de curvatura, o raio de curvatura e a distância da imagem são sempre positivos, pois todos esses pontos estão no lado direito da posição do espelho. O tamanho da imagem também é + ve, pois um espelho convexo forma uma imagem virtual ereta na natureza, ou seja, a imagem fica acima do eixo principal e a distância do objeto é sempre -ve já que o objeto é sempre colocado no lado esquerdo da posição do espelho .
Para espelhos côncavos:
O comprimento focal, o ponto focal, o centro de curvatura e o raio de curvatura são sempre negativos, pois todos esses pontos estão no lado esquerdo do espelho. A distância e o tamanho da imagem podem ser negativos ou positivos, dependendo de onde o objeto é colocado. di é positivo quando o objeto se encontra entre o ponto focal e o pólo, e a imagem formada é virtual e ereta. Para todos os outros casos, o tamanho da imagem é negativo.
O que é ampliação longitudinal do espelho esférico?
linear Ampliação de espelhos esféricos:
Isso é expresso pela proporção da altura da imagem para a altura do objeto e, para este caso, então, se hi é a altura da imagem formada e ho é a altura do objeto real, então a ampliação é dada pela equação:
Fórmula de ampliação para espelho esférico
Ampliação de espelhos esféricos (m) = hi/h0
A ampliação + ve (m) denota a formação da imagem ereta e a ampliação -ve (m) denota a formação da imagem invertida e se a ampliação (m) for menor que um, então a imagem formada é diminuída na natureza, e se a ampliação (m) é mais de um, então a imagem formada é ampliada na natureza.
Quais são as aberrações dos espelhos esféricos?
Os espelhos esféricos sofrem de cinco tipos principais de aberrações:
Espelho de aberração esférica:
A aberração esférica se refere aos erros de imagem causados quando os raios marginais ou fora do eixo são desviados mais ou menos em comparação com os raios paraxiais ou no eixo. Devido a isso, os pontos focais dos raios marginais e dos raios paraxiais não coincidem.
Aberração cromática:
A aberração cromática se refere aos erros de imagem causados quando os raios de luz com diferentes comprimentos de onda são refletidos em diferentes ângulos, resultando em um ponto focal diferente para cada comprimento de onda.
Aberração cômica:
A aberração cômica ou coma se refere aos erros de imagem causados quando as fontes de pontos fora do eixo, como estrelas, parecem estar distorcidas. Os pontos fora do eixo geralmente se alongam e parecem formar uma cauda (coma) semelhante ao formato de um cometa.
Astigmatismo:
Astigmatismo se refere aos erros de imagem causados quando os raios de luz que se propagam em dois planos ortogonais diferentes têm pontos focais diferentes.
Distorção:
A distorção se refere aos erros de imagem causados quando há um desvio da propagação retilínea geral da luz. Nesse caso, as linhas retas podem parecer ligeiramente salientes ou encolhidas no meio.
O que são espelhos parabólicos?
Os espelhos parabólicos, como o nome sugere, têm uma superfície refletora parabólica circular usada para coletar e direcionar os raios de luz. O espelho parabólico coleta todos os raios de luz incidentes (incluindo os raios marginais) e os direciona para seu foco após a reflexão. Por outro lado, os raios de luz vindos do ponto focal são refletidos formando um feixe colimado paralelo ao longo do eixo principal. A aplicação de espelhos parabólicos é vista em telescópios refletores, lanternas, fornos solares, holofotes de palco, faróis de carros e holofotes.
Diferença entre espelho parabólico e esférico | Espelho parabólico vs esférico
Os espelhos parabólicos estão livres de aberrações esféricas e cromáticas, pois independentemente de onde caem os raios de luz, os raios refletidos sempre passarão pelo mesmo foco. Isso é diferente dos espelhos esféricos, onde a aberração esférica causa um foco diferente para os raios marginais e paraxiais.
Vantagens dos espelhos parabólicos sobre os espelhos esféricos:
- Em espelhos esféricos, o tamanho da abertura precisa ser reduzido para limitar os raios marginais.
- No espelho parabólico, os raios marginais não causam qualquer problema, portanto, o tamanho da abertura pode ser aumentado.
- Uma abertura maior significa coleta de mais luz e formação de imagem aprimorada.
Traçado de raios de espelhos esféricos
- - Precisamos desenhar um raio do vértice superior do objeto dado e esticá-lo até o pólo do espelho formando um ângulo com o eixo principal.
- - Precisamos desenhar o raio refletido no lado oposto do eixo óptico em um ângulo igual ao ângulo de incidência do pólo do espelho.
- - Podemos desenhar um segundo raio do vértice do objeto até a superfície do espelho, que se propagando paralelamente ao eixo principal e o raio refletido deve ser desenhado passando pelo ponto focal.
- - Precisamos marcar o ponto de intersecção de ambos os raios refletidos.
- - Precisamos traçar uma linha reta do ponto de intersecção ao eixo principal para representar a imagem formada.
Perguntas mais frequentes | FAQ sobre Spherical Mirror
P. Quem descobriu os espelhos esféricos?
A invenção do espelho é creditada ao químico popular Justus von liebig, embora tenha sido iniciado por matemático Ibn al-Haytham, realizou muitos experimentos usando geometrias cilíndricas e esféricas. Um espelho esférico é projetado cortando um pedaço de uma esfera(revestido com amálgama de prata-mercúrio) da superfície interna ou externa.
Q. O que são espelhos toroidais?
Um espelho toroidal como o nome sugere tem como superfície uma porção de um toro com dois raios de curvatura. Esses espelhos toroidais são mais fáceis de construir do que os espelhos parabólicos ou elipsoidais, mas apresentam problemas relacionados à aberração esférica e coma. No entanto, esses espelhos são capazes de limitar o aumento de erros devido ao astigmatismo. Esses espelhos também são bastante mais baratos em comparação com espelhos elipsoidais ou parabolóides com a mesma qualidade de superfície. Esses espelhos encontram sua aplicação em telescópios Yolo e monocromadores ópticos. Os espelhos toroidais são preferidos nesses instrumentos, pois a fonte de luz não é colocada no eixo principal do espelho aqui.
Q. Quais são as aplicações dos espelhos esféricos na vida diária? | Quais são os usos de espelhos esféricos?
Várias aplicações de espelho esférico foram listadas nas seções Aplicações de espelhos convexos e Aplicação de espelhos côncavos.
P. Se a ampliação longitudinal de um espelho esférico é m, então qual é a sua ampliação lateral?
Resp. A ampliação longitudinal é expressa como a relação entre a altura da imagem e a altura do objeto. A ampliação lateral é dada pela relação entre a distância da imagem e a distância do objeto, dado que o meio é o mesmo em ambos os lados do espelho
P. Qual é a relação entre a velocidade do objeto e a velocidade da imagem para um espelho esférico?
Resp. A velocidade da imagem formada por um espelho esférico é dada pelo produto das negativo do quadrado de ampliação com a velocidade do objeto.
P. Qual é a relação entre o raio de curvatura e a abertura de um espelho esférico?
Resp. Diâmetro da abertura. <= 2 * Raio de curvatura do espelho.
P. Qual é a diferença entre espelho esférico e lente?
| Espelho Esférico | Lente | |
| 1. | Opaco. | Transparente. |
| 2. | Causa reflexão da luz. | Causa refração da luz. |
Q. Um espelho côncavo forma uma imagem de 20 cm de altura, A altura do objeto é 2 cm Se a ampliação longitudinal de um espelho esférico é m, então qual é a sua ampliação lateral ?
Ans. HAqui, altura da imagem hi = 20 cm, altura do objeto ho = 2 cm
Nós sabemos,
M =hi/ho = 20cm / 2cm = 10 (Responder)
P. Um espelho côncavo produz uma imagem real com hi = 4 cm, de um objeto com ho = 1 cm. O objeto está localizado a 20 cm do poste. em seguida, calcule a distância da imagem.
Resp. Aqui, altura da imagem hi = -4 cm, altura do objeto ho = 1 cm, Distância = -20 cm
Agora, m = hi/ho = -di/do
- -4cm / 1cm = -di/do
- -4 = -di/ -20cm
- di = -80cm (Responder)
P. Uma flecha tem 2.5 cm de altura e é mantida a uma distância de 25 cm de um espelho convexo com f = 20 cm e calcula-se a posição e o tamanho da imagem produzida.
solução:
ho = 2.5 cm, f = 20 cm, dó = -25 cm
Agora sabemos,
1 / do + 1 / di = 1 / f
- 1 / 20cm = -1 / 25cm + 1 / v
- 9 / 100cm = 1 / v
- V = 11.11 cm
Atual
m = hi/ho = -di/do
- hi / 2.5 = -11.11 / -25
- hi = 1.11 cm (Resposta)
Para saber mais sobre a reflexão da energia da luz clique aqui, nosso último artigo é mostrado abaixo.
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Olá, sou Sanchari Chakraborty. Fiz mestrado em Eletrônica.
Gosto sempre de explorar novas invenções na área da Eletrônica.
Sou um aluno ávido, atualmente investido na área de Óptica Aplicada e Fotônica. Também sou membro ativo da SPIE (Sociedade Internacional de Óptica e Fotônica) e da OSI (Sociedade Óptica da Índia). Meus artigos têm como objetivo trazer à luz tópicos de pesquisa científica de qualidade de uma forma simples, mas informativa. A ciência vem evoluindo desde tempos imemoriais. Então, tento explorar a evolução e apresentá-la aos leitores.
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