Optické sférické zrkadlo: Úvod

Optické sférické zrkadlo sú základnými prvkami v optike.  Sú to optické prvky, ktoré odrážajú svetlo a majú tvar kusu vyrezaného z sférického povrchu, pričom chrbát je zvyčajne Plano.  Všeobecne sa používajú v rôznych technických OEM viditeľných alebo IR aplikáciách vrátane obranných a bezpečnostných, lekárskych a poľnohospodárskych technológií a environmentálneho dohľadu.

Typy optických sférických zrkadiel

Konkávne sférické zrkadlá: Reflexný povrch konkávnych sférických zrkadiel krivky dovnútra.  Sú to zbiehajúce sa zrkadlá, ideálne na zaostrenie svetla.  Zväčšujú objekty, ktoré sú blízko nich, a majú pozitívnu ohniskovú vzdialenosť.  Polomer zakrivenia je tiež pozitívny, čo je vzdialenosť medzi zrkadlom a stredom gule, z ktorej bola vytvorená.

Konvexné sférické zrkadlá: Konvexné sférické zrkadlá zvyčajne spôsobujú, že objekty vyzerajú menšie.  Tieto zrkadlá sa používajú na rozšírenie zorného zorného poľa zobrazovacieho systému.  Majú negatívne ohniskové vzdialenosti, čo znamená, že zameranie je za zrkadlom a polomer zakrivenia je tiež negatívny.  Obrázok tvorený konvexným zrkadlom je virtuálny, pretože svetelné lúče v skutočnosti neprechádzajú bodom, z ktorého sa zdá, že pochádzajú.  Pre konvexné zrkadlo, čím kratšia je ohnisková vzdialenosť, tým širšie je zorné pole.

Terminológia súvisiaca s optickými sférickými zrkadlami

Hlavná os: Je to čiara, ktorá je normálna (kolmá) do stredu zrkadla.

Vrchol alebo pól: Toto je centrálny bod, do ktorého hlavná os vstupuje do zrkadla.

Stred zakrivenia: Bod na hlavnej osi, ktorá je rovnaká vzdialenosť od každého bodu na zrkadle.  Je to tiež stred materskej sféry.

Polomer zakrivenia: Vzdialenosť od stredu zakrivenia po vrchol.

Zameranie alebo ohnisko: Pre konkávne zrkadlo sa všetky svetlé lúče zasiahne zrkadlo rovnobežne a blízko k hlavnej osi sa odráža bodom na hlavnej osi, ktorý je zameraný.  V prípade konvexného zrkadla sa zdá, že lúče sa odlišujú.  Ohnisková vzdialenosť je vzdialenosť pozdĺž hlavnej osi od vrcholu k zaostreniu a vždy je polovicou polomeru zakrivenia pre jedno sférické zrkadlo.

Tvorba obrazu v optických sférických zrkadlách

V konkávnych zrkadlách: Keď je objekt umiestnený na rôznych vzdialenostiach od konkávneho zrkadla, povaha vytvoreného obrazu sa líši.  Môže to byť skutočné alebo virtuálne, zväčšené alebo znížené v závislosti od vzdialenosti objektu vzhľadom na ohnisko.

V konvexných zrkadlách: konvexné zrkadlá vždy tvoria virtuálne, znížené a vzpriamené obrázky bez ohľadu na polohu objektu.

Aplikácie optických sférických zrkadiel

Konkávne zrkadlá: Bežne sa používajú v astronomických ďalekohľadoch, odrážajú teleskopy a svetlomety vozidla.  Používajú sa tiež v solárnych peciach a holenie zrkadiel kvôli ich schopnosti zbiehať svetlo a vytvárať priehľadné obrázky.

Konvexné zrkadlá: S ich širokým zorným poľom sú konvexné zrkadlá nevyhnutné v zadnej časti vozidla - Zobraziť zrkadlá, bezpečnostné zrkadlá v obchodoch a ako súčasť pouličných križovatiek pre bezpečnosť dopravy.

Výzvy a obmedzenia optických sférických zrkadiel

Jedným z významných problémov je sférická aberácia.  K tomu dochádza, keď lúče ďaleko od hlavnej osi sa v rovnakom bode nekonvergujú, čo vedie k rozmazanému obrazu.  Pokročilé technológie, ako parabolické zrkadlá, sa niekedy používajú v niektorých aplikáciách na prekonanie tohto obmedzenia.