凹面镜和凸面镜 球面镜

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引言

让我们了解与球面镜相关的各种概念，也就是凹面镜和凸面镜。在开始本教程之前，您必须回顾一些关于光和在平面上的反射的重要知识点。这将帮助您理解光在球面上的反射。

因此，在开始球面镜教程之前，让我们了解关于光在平面反射面上的反射的两个要点。

平面镜上的光反射

反射定律指出：

• 入射角（∠i）和反射角（∠r）总是彼此相等（∠i = ∠r）

• 入射光束、反射光束和法线都位于同一平面内。（见下图）

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图片 1：反射定律

既然我们已经了解了平面反射面的基础知识，由于两种表面之间的相似性，我们可以很容易地理解球面镜的概念。

让我们详细了解一下球面镜。

球面镜

具有弯曲反射面的镜子被称为球面镜。球面镜有两种类型。它们如下所示

• 凹面镜：反射面从内侧弯曲的镜子称为凹面镜。

• 凸面镜：反射面从外侧弯曲的镜子称为凸面镜。

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图片 2：球面镜：凹面和凸面

活动

拿一个勺子，看看勺子的弯曲表面。前部的弯曲表面可以称为凹面。它类似于凹面镜。

另一方面，勺子背部的弯曲表面可以称为凸面。

现在，您可能已经清楚地了解了凹面镜和凸面镜的区别。任何弯曲的反射面都可以称为球面镜。内向弯曲的反射面代表凹面镜，而外向弯曲的表面代表凸面镜。

让我们进入本教程的下一部分。

球面镜的组成部分

与镜子组成部分相关的术语如下

• 极点 (P)：极点是反射面的中心点。用字母“P”表示。

• 曲率中心 (C)：球面镜构成一个球体。这个假想球体的中心称为曲率中心，用字母“C”表示。

• 半径 (R)：从曲率中心到极点的距离称为半径。也就是说，距离 PC 用字母“R”表示。

• 主轴：一条穿过曲率中心和极点的假想直线称为主轴。

所有这些球面镜的组成部分都如下图所示。

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图片 3：球面镜的组成部分

重要提示：曲率中心不在镜子的表面上。在凹面镜中，它位于表面前方，即朝向观察者。在凸面镜中，它位于观察者身后，即镜子后面。

让我们了解另一个重要术语 – 通过一个有趣的活动来了解焦点。

了解焦点的活动

所需材料：凹面镜，白纸。

步骤：拿一个凹面镜，对着太阳的方向。现在，尝试将太阳光线反射到一张白纸上。调整凹面镜靠近或远离纸张，以便获得一个明亮的反射点。

一旦您在纸上得到一个亮点，就将其保持在同一位置一段时间。观察一段时间后发生了什么。

观察：你观察到了什么？您可能已经看到，一段时间后，纸张开始燃烧或开始冒烟。为什么会这样？

这是由于太阳光线较长时间聚焦在一个点上。也就是说，将太阳光线聚焦在一个点上会导致纸张燃烧。反射的太阳光线的亮点称为焦点。

• 焦点 (F)：主轴上所有反射光束汇聚的一点。用字母“F”表示。

  凹面镜：实焦点（镜面前方）

  凸面镜：虚焦点（镜子后方）

• 焦距 (f)：极点 (P) 和焦点 (F) 之间的距离称为焦距。用字母“f”表示。

• 孔径 (A)：球面反射面的一端到球面反射面的另一端的距离称为孔径。也就是说，反射面的直径。用字母“A”表示。（图中显示距离 MM'）

重要提示：球面镜的孔径应始终小于其半径。半径和焦距之间存在可以通过公式解释的关系。

$$R = 2f$$

该公式指出球面镜的半径是焦距的两倍。因此，焦点 (F) 始终位于极点 (P) 和曲率中心 (C) 之间。

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图片 4：球面镜的组成部分

结论

总之，本教程以最简单的术语定义了球面镜并解释了它们的组成部分。

常见问题

Q1. 什么是球面镜？请举例说明。

A：球面镜是弯曲的反射面。

示例：凹面镜和凸面镜。

Q2. 什么是凸面镜？

A：具有向外凸起的弯曲反射面的镜子称为凸面镜。

Q3. 什么是凹面镜？

A：具有向内弯曲的反射面的镜子称为凹面镜。

Q4. 凹面镜用于什么地方？

A：凹面镜用于汽车前灯和手电筒。

Q5. 汽车后视镜是凹面镜还是凸面镜？

A：汽车上使用的镜子是凸面镜。凸面镜用作车辆的后视镜。