Optyczne sferyczne lustro: wprowadzenie

Optyczne sferyczne lustro są podstawowymi elementami optyki.  Są to elementy optyczne, które odbijają światło i mają kształt kawałka wyciętego z sferycznej powierzchni, przy czym plecy zazwyczaj są Plano.  Są one szeroko stosowane w różnych technicznych aplikacjach OEM lub IR, w tym w zakresie technologii obrony i bezpieczeństwa, medycyny i rolnictwa oraz nadzoru środowiskowego.

Rodzaje optycznych sferycznych luster

Klapowe sferyczne zwierciadła: odblaskowa powierzchnia wklęsłych sferycznych luster krzywej do wewnątrz.  Są to lustra zbieżne, idealne do skupienia światła.  Powiększają obiekty, które są im bliskie i mają dodatnią ogniskową.  Promień krzywizny jest również dodatni, czyli odległość między lustrem a środkiem kuli, z której powstał.

Wypukane zwierciadła sferyczne: wypukłe lusterki sferyczne zwykle powodują, że obiekty wyglądają mniejsze.  Lustra te są używane do rozszerzenia pola widzenia systemu obrazowania.  Mają ujemne ogniskowe, co oznacza, że ​​skupiono się za lustrem, a promień krzywizny jest również ujemny.  Obraz utworzony przez lustro wypukły jest wirtualny, ponieważ promienie świetlne tak naprawdę nie przechodzą przez punkt, z którego wydają się pochodzą.  W przypadku lustra wypukłego, im krótsza ogniskowa, tym szersze pole widzenia.

Terminologia związana z optycznymi lusterkami sferycznymi

Oś główna: to linia jest normalna (prostopadła) do środka lustra.

Wierzchołek lub słup: Jest to centralny punkt, w którym oś główna wchodzi do lustra.

Środek krzywizny: punkt na osi głównej, który jest w tej samej odległości od każdego punktu na lustrze.  Jest to również centrum sfery macierzystej.

Promień krzywizny: odległość od środka krzywizny do wierzchołka.

Skupienie lub punkt ogniskowy: W przypadku wklęsłego lustra wszystkie promienie świetlne uderzające w lustro równolegle i blisko jego głównej osi zostaną odbite przez punkt na osi głównej, który jest skupieniem.  W przypadku lustra wypukłego skupiono się na tym, skąd promienie wydają się odchylać.  Ogólna jest odległość wzdłuż osi głównej od wierzchołka do ostrości i zawsze jest połową promienia krzywizny dla pojedynczego lustra sferycznego.

Tworzenie obrazu w optycznych lusterkach sferycznych

W wklęsłej lustra: Gdy obiekt jest umieszczony w różnych odległościach od wklęsłego lustra, natura utworzonego obrazu jest różna.  Może być prawdziwy lub wirtualny, powiększony lub zmniejszony, w zależności od odległości obiektu w stosunku do punktu centralnego.

W lusterkach wypukłych: lustra wypukłe zawsze tworzą wirtualne, zmniejszone i pionowe obrazy niezależnie od pozycji obiektu.

Zastosowania optycznych zwierciadełek sferycznych

Klapetyczne lustra: Są one powszechnie stosowane w teleskopach astronomicznych, odbijających teleskopach i reflektorach pojazdów.  Są one również zatrudnione w piecach słonecznych i lusterkach do golenia ze względu na ich zdolność do zbieżności światła i tworzenia wyraźnych obrazów.

Wypukane lusterka: Z ich szerokim polem widzenia lusterki wypukłe są niezbędne w tylnych lusterkach pojazdu - lusterka bezpieczeństwa w sklepach oraz jako część luster skrzyżowania ulicznego dla bezpieczeństwa ruchu.

Wyzwania i ograniczenia optycznych luster kulistych

Jednym z istotnych problemów jest aberracja sferyczna.  Dzieje się tak, gdy promienie daleko od osi głównej nie zbiegają się w tym samym punkcie, co prowadzi do niewyraźnego obrazu.  Zaawansowane technologie, takie jak lustra paraboliczne, są czasami używane w niektórych aplikacjach, aby przezwyciężyć to ograniczenie.