Optisk sfärisk spegel: en introduktion

Optisk sfärisk spegel är grundläggande element i optik.  Det är optiska element som återspeglar ljus och har formen på ett stycke klippt ur en sfärisk yta, med ryggen som vanligtvis är Plano.  De används allmänt i olika tekniska OEM -synliga eller IR -applikationer, inklusive försvar och säkerhet, medicinsk och jordbruksteknik och miljöövervakning.

Typer av optiska sfäriska speglar

Konkava sfäriska speglar: Den reflekterande ytan på konkava sfäriska speglar kurvor inåt.  De konvergerar speglar, idealiska för att fokusera ljus.  De förstorar föremål som är nära dem och har en positiv brännvidd.  Krökningsradie är också positiv, vilket är avståndet mellan spegeln och mitten av sfären från vilken den bildades.

Konvexa sfäriska speglar: Konvexa sfäriska speglar får vanligtvis föremål att se mindre ut.  Dessa speglar används för att utöka ett bildsystemets synfält.  De har negativa brännvidder, vilket innebär att fokus ligger bakom spegeln, och krökningsradie är också negativ.  Bilden som bildas av en konvex spegel är virtuell eftersom ljusstrålarna faktiskt inte passerar genom den punkt de verkar komma från.  För en konvex spegel, desto kortare är brännvidden, desto bredare synfält.

Terminologi relaterad till optiska sfäriska speglar

Huvudaxel: Det är linjen som är normal (vinkelrätt) till spegeln.

Vertex eller pol: Detta är den centrala punkten där huvudaxeln kommer in i spegeln.

Center of Curvature: Poängen på huvudaxeln som är samma avstånd från varje punkt på spegeln.  Det är också centrum för modersfären.

Krökningsradie: Avståndet från centrum för krökning till toppunktet.

Fokus eller fokuspunkt: För en konkav spegel kommer alla ljusstrålar som slår spegeln parallella och nära dess huvudaxel att återspeglas genom en punkt på huvudaxeln, vilket är fokus.  För en konvex spegel är fokuset där strålarna verkar avvika från.  Längden är avståndet längs huvudaxeln från toppunktet till fokus och är alltid hälften av krökningsradie för en enda sfärisk spegel.

Bildbildning i optiska sfäriska speglar

I konkava speglar: När ett objekt placeras på olika avstånd från en konkav spegel varierar bildens natur.  Det kan vara verkligt eller virtuellt, förstorat eller minskat, beroende på objektets avstånd relativt kontaktpunkten.

I konvexa speglar: Konvexa speglar bildar alltid virtuella, minskade och upprättstående bilder oavsett objektets position.

Tillämpningar av optiska sfäriska speglar

Konkava speglar: De används ofta i astronomiska teleskop, vilket återspeglar teleskop och fordonsstrålkastare.  De är också anställda i solugnar och rakspeglar på grund av deras förmåga att konvergera ljus och bilda tydliga bilder.

Konvexa speglar: Med sitt breda synfält är konvexa speglar väsentliga i fordons bakspeglar, säkerhetsspeglar i butiker och som en del av gatukorsspeglar för trafiksäkerhet.

Utmaningar och begränsningar av optiska sfäriska speglar

En viktig fråga är sfärisk avvikelse.  Detta inträffar när strålar långt från huvudaxeln inte konvergerar vid samma punkt, vilket leder till en suddig bild.  Avancerad teknik, som paraboliska speglar, används ibland i vissa applikationer för att övervinna denna begränsning.