凹面鏡和凸面鏡 球面鏡

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引言

讓我們瞭解與球面鏡相關的各種概念，也就是凹面鏡和凸面鏡。在開始本教程之前，您必須回顧一些關於光和在平面上的反射的重要知識點。這將幫助您理解光在球面上的反射。

因此，在開始球面鏡教程之前，讓我們瞭解關於光在平面反射面上的反射的兩個要點。

平面鏡上的光反射

反射定律指出：

• 入射角（∠i）和反射角（∠r）總是彼此相等（∠i = ∠r）

• 入射光束、反射光束和法線都位於同一平面內。（見下圖）

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圖片 1：反射定律

既然我們已經瞭解了平面反射面的基礎知識，由於兩種表面之間的相似性，我們可以很容易地理解球面鏡的概念。

讓我們詳細瞭解一下球面鏡。

球面鏡

具有彎曲反射面的鏡子被稱為球面鏡。球面鏡有兩種型別。它們如下所示

• 凹面鏡：反射面從內側彎曲的鏡子稱為凹面鏡。

• 凸面鏡：反射面從外側彎曲的鏡子稱為凸面鏡。

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圖片 2：球面鏡：凹面和凸面

活動

拿一個勺子，看看勺子的彎曲表面。前部的彎曲表面可以稱為凹面。它類似於凹面鏡。

另一方面，勺子背部的彎曲表面可以稱為凸面。

現在，您可能已經清楚地瞭解了凹面鏡和凸面鏡的區別。任何彎曲的反射面都可以稱為球面鏡。內向彎曲的反射面代表凹面鏡，而外向彎曲的表面代表凸面鏡。

讓我們進入本教程的下一部分。

球面鏡的組成部分

與鏡子組成部分相關的術語如下

• 極點 (P)：極點是反射面的中心點。用字母“P”表示。

• 曲率中心 (C)：球面鏡構成一個球體。這個假想球體的中心稱為曲率中心，用字母“C”表示。

• 半徑 (R)：從曲率中心到極點的距離稱為半徑。也就是說，距離 PC 用字母“R”表示。

• 主軸：一條穿過曲率中心和極點的假想直線稱為主軸。

所有這些球面鏡的組成部分都如下圖所示。

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圖片 3：球面鏡的組成部分

重要提示：曲率中心不在鏡子的表面上。在凹面鏡中，它位於表面前方，即朝向觀察者。在凸面鏡中，它位於觀察者身後，即鏡子後面。

讓我們瞭解另一個重要術語 – 透過一個有趣的活動來了解焦點。

瞭解焦點的活動

所需材料：凹面鏡，白紙。

步驟：拿一個凹面鏡，對著太陽的方向。現在，嘗試將太陽光線反射到一張白紙上。調整凹面鏡靠近或遠離紙張，以便獲得一個明亮的反射點。

一旦您在紙上得到一個亮點，就將其保持在同一位置一段時間。觀察一段時間後發生了什麼。

觀察：你觀察到了什麼？您可能已經看到，一段時間後，紙張開始燃燒或開始冒煙。為什麼會這樣？

這是由於太陽光線較長時間聚焦在一個點上。也就是說，將太陽光線聚焦在一個點上會導致紙張燃燒。反射的太陽光線的亮點稱為焦點。

• 焦點 (F)：主軸上所有反射光束匯聚的一點。用字母“F”表示。

  凹面鏡：實焦點（鏡面前方）

  凸面鏡：虛焦點（鏡子後方）

• 焦距 (f)：極點 (P) 和焦點 (F) 之間的距離稱為焦距。用字母“f”表示。

• 孔徑 (A)：球面反射面的一端到球面反射面的另一端的距離稱為孔徑。也就是說，反射面的直徑。用字母“A”表示。（圖中顯示距離 MM'）

重要提示：球面鏡的孔徑應始終小於其半徑。半徑和焦距之間存在可以透過公式解釋的關係。

$$R = 2f$$

該公式指出球面鏡的半徑是焦距的兩倍。因此，焦點 (F) 始終位於極點 (P) 和曲率中心 (C) 之間。

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圖片 4：球面鏡的組成部分

結論

總之，本教程以最簡單的術語定義了球面鏡並解釋了它們的組成部分。

常見問題

Q1. 什麼是球面鏡？請舉例說明。

A：球面鏡是彎曲的反射面。

示例：凹面鏡和凸面鏡。

Q2. 什麼是凸面鏡？

A：具有向外凸起的彎曲反射面的鏡子稱為凸面鏡。

Q3. 什麼是凹面鏡？

A：具有向內彎曲的反射面的鏡子稱為凹面鏡。

Q4. 凹面鏡用於什麼地方？

A：凹面鏡用於汽車前燈和手電筒。

Q5. 汽車後視鏡是凹面鏡還是凸面鏡？

A：汽車上使用的鏡子是凸面鏡。凸面鏡用作車輛的後視鏡。