光学凹面镜设计(凹面镜的工业应用)
反射面为球面一部分的镜面叫做球面镜。球面镜分为凸面镜和凹面镜两类,用球面的内侧作反射面的球面镜叫做凹面镜,用球面的外侧作反射面的球面镜叫做凸面镜。
球面镜分类
根据受光面的凹凸特性,分成凹面镜和凸面镜两种。其中,凹凸透镜的第一焦点都和第二焦点重合,凹面镜中焦点是实的,凸面镜中焦点是虚的。
球面镜主要参数
顶点: 镜面的中心点O称为镜的顶点。
中心:球面的球心C称为镜面中心。
主轴:连结顶点O与镜面中心的点划线。
焦点:跟主轴平行的近轴光线射到球面上,反射光线会聚于主轴上一点,这一点称为焦点,用字母F表示。
焦距:焦点到顶点的距离叫焦距,用字母f表示,凹面镜的焦距等于球面半径的一半。
球面镜成像
凹面镜是反射成像,凹面镜不仅可以使平行光线汇聚于焦点,还能使焦点发出的光线平行于主轴。通过球心的入射光线,其反射光线循入射光线的反方向行进,物体在无穷远处,成像于焦点处。
凸面镜成像,属于光学规律。平行光线投射到凸面镜上,通过球心的入射光线的光线将成为散开光线,如果顺着反射光线的相反方向延伸到凸面镜镜面的后面,可会聚并相交于一点,这一点就是凸面镜的主焦点,属虚性焦点。
凹面镜的光学特点:
1、凹面镜上的反射现象都遵从光的反射定律。
2、平行于主轴的光线经凹面镜反射后,反射光线会聚于焦点处。凹面镜的焦点是实际光线的会聚点,因此是实焦点。
3、凹面镜对光线起会聚作用,焦距越小,会聚本领越大。
4、四条特殊光线: 平行于主轴的光线经凹面镜反射后,会聚于焦点;过焦点的入射光线经反射后平行于主轴;过球面中心的入射光线沿原路反回;从顶点入射的光线与其反射光线关于主轴对称。
凸面镜的光学特点
1、凸面镜上的反射现象都遵从光的反射定律。
2、凸面镜的焦点是虚焦点。
3、凸面镜对光线起发散作用,焦距越小,发散本领越大。
4、四条特殊光线: (与凹面镜类似)。
凹面镜的应用
凹面镜常用来聚光或成像,常用它作聚光镜,或者用它作物镜。当物距大于焦距时成倒立的实像,物体离镜面越远,像离镜面越近,且像越小。当物距小于焦距时成正立、放大的虚象,物体离镜面越近,像离镜面越近,且像越小。在生活中主要应用在太阳灶,台灯,电视卫星天线,雷达等领域。
凸面镜的应用
凸面镜前面的任何位置物体,所得到的都是缩小正立的虚像,具有发散的作用。在生活中主要用于各种弯道、路口,可以扩大司机视野,及早发现弯道对面车辆,以减少交通事故的发生,也用于超市防盗,监视死角、汽车后镜等领域。
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