Опыт 3.

«Сферические зеркала»

      Сферическим зеркалом называют зеркально отражающую поверхность, имеющую форму сферического сегмента ( рис.1).  Центр сферы О, из которой вырезан сегмент, называют оптическим центром зеркала. Вершину сферического сегмента называют полюсом Р. Прямая, проходящая через оптический центр и полюс зеркала, называется главной оптической осью сферического зеркала. Главная оптическая ось выделена из всех других прямых, проходящих через оптический центр, только тем, что она является осью симметрии зеркала.

  Сферические зеркала бывают вогнутыми ( рис.1)  и выпуклыми ( рис.2). Если на вогнутое сферическое зеркало падает пучок лучей, параллельный главной оптической оси, то после отражения от зеркала лучи пересекутся в точке, которая называется главным фокусом F зеркала. Расстояние от фокуса до полюса зеркала называют фокусным расстоянием и обозначают той же буквой F. У вогнутого сферического зеркала главный фокус действительный. Он расположен посередине между центром и полюсом зеркала. У выпуклого зеркала фокус мнимый. Фокусное расстояние у сферического зеркала равно половине радиуса кривизны, причем у вогнутого зеркала F > 0, у выпуклого F < 0.

                                                                   Рис.1.                                                                           Рис.2.

Изображение какой-либо точки A предмета в сферическом зеркале можно построить с помощью любой пары стандартных лучей ( рис.3):

• луч AOC, проходящий через оптический центр зеркала; отраженный луч COA идет по той же прямой;
• луч AFD, идущий через фокус зеркала; отраженный луч идет параллельно главной оптической оси;
• луч AP, падающий на зеркало в его полюсе; отраженный луч симметричен с падающим относительно главной оптической оси.
• луч AE, параллельный главной оптической оси; отраженный                 луч EFA₁ проходит через фокус зеркала.

 Рис.3.

Положение изображения и его размер можно также определить с помощью формулы сферического зеркала: 

Здесь d – расстояние от предмета до зеркала, f – расстояние от зеркала до изображения. Величины d и f подчиняются определенному правилу знаков:

1. d > 0 и f > 0 – для действительных предметов и изображений;
2. d < 0 и f < 0 – для мнимых предметов и изображений.

Линейное увеличение сферического зеркала Γ определяется как отношение линейных размеров изображения H и предмета h.

Оптическая сила зеркала - величина, обратная фокусному расстоянию, измеряется в диоптриях (дптр)

  В вогнутом сферическом зеркале можно получить следующие изображения  ( рис.4):      

                                                                                                                  Рис. 4.

Опыт 1. Зеркало Питке (рис.5).    

 Поместите предмет на расстоянии 1 м от зеркала. В зеркале получится действительное, уменьшенное и перевернутое изображение.

Проблема. Почему ?

Ответ. Так как предмет находится за двойным фокусным расстоянием, то изображение по построению, будет действительным, перевернутым и уменьшенным.

 Поместите предмет на  расстоянии 30 см от зеркала. В зеркале получится действительное, увеличенное и перевернутое изображение.

Проблема. Почему ?

Ответ. Так как предмет находится между фокусом и двойным фокусом,  то изображение по построению будет действительным, перевернутым и увеличенным.

 Поместите предмет на  расстоянии 10 см от зеркала. В зеркале получится увеличенное, прямое и мнимое изображение.

Проблема. Почему ?

Ответ. Так как предмет находится  фокусом и зеркалом, то изображение по построению будет мнимым, прямым и увеличенным.                      

 Рис. 5.