آینه کروی نوری: مقدمه

آینه کروی نوری عناصر اساسی در اپتیک هستند.  آنها عناصر نوری هستند که نور را منعکس می کنند و شکل یک قطعه را از یک سطح کروی بریده می کنند و قسمت پشتی آن به طور معمول Plano است.  آنها به طور گسترده در برنامه های مختلف فنی قابل مشاهده یا IR از جمله دفاعی و امنیت ، فناوری های پزشکی و کشاورزی و نظارت بر محیط زیست استفاده می شوند.

انواع آینه های کروی نوری

آینه های کروی مقعر: سطح بازتابی منحنی آینه های کروی مقعر به سمت داخل.  آنها آینه های همگرا هستند ، برای تمرکز نور ایده آل هستند.  آنها اشیاء نزدیک به آنها را بزرگ می کنند و فاصله کانونی مثبت دارند.  شعاع انحنای نیز مثبت است ، که فاصله بین آینه و مرکز کره ای است که از آن تشکیل شده است.

آینه های کروی محدب: آینه های کروی محدب معمولاً باعث می شوند اشیاء کوچکتر به نظر برسند.  این آینه ها برای گسترش میدان دید سیستم تصویربرداری استفاده می شوند.  آنها دارای فاصله کانونی منفی هستند ، به این معنی که تمرکز پشت آینه است و شعاع انحنای نیز منفی است.  تصویری که توسط یک آینه محدب تشکیل شده است مجازی است زیرا پرتوهای نوری در واقع از نقطه ای که به نظر می رسد از آن ناشی می شود عبور نمی کنند.  برای یک آینه محدب ، هرچه فاصله کانونی کوتاه تر باشد ، میدان دید گسترده تر است.

اصطلاحات مربوط به آینه های کروی نوری

محور اصلی: این خط طبیعی (عمود) به مرکز آینه است.

Vertex یا Pole: این نقطه اصلی است که محور اصلی وارد آینه می شود.

مرکز انحنای: نقطه در محور اصلی که از هر نقطه روی آینه فاصله دارد.  همچنین مرکز حوزه والدین است.

شعاع انحنای: فاصله از مرکز انحنای تا راس.

تمرکز یا کانون کانونی: برای یک آینه مقعر ، تمام پرتوهای نوری که به موازات آینه و نزدیک محور اصلی آن می آیند ، از طریق نقطه ای در محور اصلی منعکس می شوند ، که تمرکز آن است.  برای یک آینه محدب ، تمرکز جایی است که به نظر می رسد اشعه ها از آن جدا می شوند.  فاصله کانونی فاصله در امتداد محور اصلی از راس تا تمرکز است و همیشه نیمی از شعاع انحنای برای یک آینه کروی واحد است.

شکل گیری تصویر در آینه های کروی نوری

در آینه های مقعر: وقتی یک شی در مسافت های مختلف از یک آینه مقعر قرار می گیرد ، ماهیت تصویر شکل گرفته متفاوت است.  بسته به فاصله شی نسبت به نقطه کانونی ، می تواند واقعی یا مجازی باشد ، بزرگ شده یا کمرنگ شود.

در آینه های محدب: آینه های محدب همیشه بدون توجه به موقعیت شی ، تصاویر مجازی ، کمرنگ و قائم را تشکیل می دهند.

کاربرد آینه های کروی نوری

آینه های مقعر: آنها معمولاً در تلسکوپ های نجومی ، بازتاب تلسکوپ ها و چراغهای جلو خودرو استفاده می شوند.  آنها همچنین در کوره های خورشیدی و آینه های اصلاح شده به دلیل توانایی آنها در همگرایی نور و شکل گیری تصاویر روشن به کار می روند.

آینه های محدب: با توجه به دیدگاه گسترده آنها ، آینه های محدب در آینه های عقب وسیله نقلیه ضروری هستند - نمای آینه ها ، آینه های امنیتی در فروشگاه ها و به عنوان بخشی از آینه های تقاطع خیابانی برای ایمنی ترافیک.

چالش ها و محدودیت های آینه های کروی نوری

یک مسئله مهم ، انحراف کروی است.  این اتفاق می افتد که پرتوهای دور از محور اصلی در همان نقطه همگرا نشوند و منجر به یک تصویر مبهم شود.  فن آوری های پیشرفته ، مانند آینه های پارابولیک ، گاهی اوقات در برخی از برنامه ها برای غلبه بر این محدودیت استفاده می شود. $ $