Optické sférické zrcadlo: Úvod

Optické sférické zrcadlo jsou základními prvky v optice.  Jsou to optické prvky, které odrážejí světlo a mají tvar kusu vyříznuté z kulové povrchu, přičemž záda je obvykle Plano.  Oni se široce používají v různých technických viditelných aplikacích OEM nebo IR, včetně obrany a bezpečnosti, lékařských a zemědělských technologií a dohledu v životním prostředí.

Typy optických sférických zrcadel

Konkávní sférická zrcadla: Reflexní povrch konkávních sférických zrcadel křivky dovnitř.  Jsou to sbližující zrcadla, ideální pro zaostření světla.  Zvětší objekty, které jsou k nim blízko a mají pozitivní ohniskovou vzdálenost.  Poloměr zakřivení je také pozitivní, což je vzdálenost mezi zrcadlem a středem koule, ze které byla vytvořena.

Konvexní sférická zrcadla: Konvexní sférická zrcadla obvykle způsobují, že objekty vypadají menší.  Tato zrcadla se používají pro rozšíření zorného pole zobrazovacího systému.  Mají negativní ohniskové délky, což znamená, že zaměření je za zrcadlem a poloměr zakřivení je také negativní.  Obrázek vytvořený konvexním zrcadlem je virtuální, protože světelné paprsky ve skutečnosti neprocházejí bodem, ze kterého se zdá, že pocházejí.  Pro konvexní zrcadlo, čím kratší je ohnisková vzdálenost, tím širší zorné pole.

Terminologie související s optickými sférickými zrcadly

Hlavní osa: Je to linie, která je normální (kolmá) do středu zrcadla.

Vrchol nebo pól: Toto je centrální bod, kde hlavní osa vstupuje do zrcadla.

Centrum zakřivení: Bod na hlavní ose, která je stejná vzdálenost od každého bodu na zrcadle.  Je to také střed mateřské sféry.

Poloměr zakřivení: vzdálenost od středu zakřivení k vrcholu.

Zaostření nebo ohnisko: Pro konkávní zrcátko se všechny světelné paprsky zasahují do zrcadla rovnoběžně a blízko jeho hlavní osy se odráží bodem na hlavní ose, která je zaměření.  Pro konvexní zrcadlo je důraz zaměřen na to, kde se zdá, že se paprsky odlišnou.  Ohnisková vzdálenost je vzdálenost podél hlavní osy od vrcholu k zaostření a je vždy polovinou poloměru zakřivení pro jedno sférické zrcadlo.

Tvorba obrazu v optických sférických zrcadlech

V konkávních zrcadlech: Když je objekt umístěn v různých vzdálenostech od konkávního zrcadla, povaha vytvořeného obrazu se liší.  Může to být skutečné nebo virtuální, zvětšené nebo zmenšené, v závislosti na vzdálenosti objektu vzhledem k ohniskovému bodu.

V konvexních zrcadlech: Convexová zrcadla vždy tvoří virtuální, snížené a vzpřímené obrázky bez ohledu na polohu objektu.

Aplikace optických sférických zrcadel

Konkávní zrcadla: Oni se běžně používají v astronomických dalekohledech, odrážejí dalekohledy a světlomety vozidel.  Jsou také zaměstnány v solárních pecích a holicích zrcadlech kvůli jejich schopnosti sbližovat světla a vytvářet jasné obrazy.

Konvexní zrcátka: S jejich širokým zorným polem jsou konvexní zrcadla nezbytná v zadních zrcadlech vozidla, bezpečnostní zrcátka v obchodech a jako součást průsečíků ulic pro bezpečnost provozu.

Výzvy a omezení optických sférických zrcadel

Jedním z významných problémů je sférická aberace.  K tomu dochází, když paprsky daleko od hlavní osy se nekonvergují ve stejném bodě, což vede k rozmazanému obrazu.  Pokročilé technologie, jako jsou parabolická zrcadla, se někdy v některých aplikacích používají k překonání tohoto omezení.