Miroir concave

Qu'est-ce qu'un miroir concave?

Il Miroir concave o Convergent est une forme presque toujours sphérique, dans laquelle la surface réfléchissante est du côté intérieur de la sphère ou plutôt. D'autres formes incurvées sont également possibles, comme la parabole.

Avec des miroirs incurvés, comme le miroir concave, il est possible d'obtenir diverses images: augmentation, diminuée ou même inversée. Les images accrues facilitent la visualisation des détails fins d'un objet.

Dans un miroir concave, l'augmentation est réalisée grâce au fait que la courbure permet de concentrer la lumière très similaire à la façon dont une lentille fait.

Le miroir fonctionne comme indiqué sur la figure supérieure. Les rayons des incidents de lumière horizontale proviennent de la gauche, où il y a une fontaine éloignée, comme le soleil. Ces rayons remplissent la loi de réflexion, qui indique que l'angle d'incidence du faisceau lumineux est égal à son angle de réflexion.

Après avoir réfléchi, les rayons se croisent à un point spécial, le point f o Point focal, Parce que c'est là que la lumière se concentre. En plaçant des objets à différents endroits sur l'axe qui passe par C, F et V, les différentes images sont obtenues.

Par exemple, entre le point focal et le sommet du miroir est l'endroit idéal pour placer le visage lorsqu'il est maquillage ou se raser, car de cette façon une image est réalisée avec un grand détail qui n'est pas possible avec un miroir plat.

Caractéristiques d'un miroir concave

Avant de voir comment l'image se forme, nous analysons soigneusement les points et distances présentés dans cette illustration:

Trajectoire des rayons lumineux parallèles dans un miroir sphérique et concave. Source: Thomas, W. Physique conceptuelle.

-Le centre de la sphère à laquelle appartient le miroir est au point C et R est son rayon. Pour point C est connu comme Centre de courbure Et r est le Rayon de courbure.

-Le point V est le sommet du miroir.

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-La ligne qui rejoint les points C, F et V est connu sous le nom axe optique du miroir et est perpendiculaire à sa surface. Un rayon qui affecte ces points se reflète dans la même direction et la même direction opposée.

-La réflexion des rayons incidents parallèles à l'axe optique se croit au point F, appelé Point focal du miroir.

-Notez que le point F est approximativement à mi-chemin entre C et V.

-À la distance entre F et V, indiqué comme F,  on l'appelle distance focale Et il est calculé comme:

F = r / 2

Méthode graphique

Comme indiqué ci-dessus, selon le point où l'objet est placé, plusieurs images sont obtenues, qui sont facilement affichées via la méthode graphique pour les miroirs.

Cette méthode consiste à tirer des rayons de lumière à partir de points stratégiques de l'objet et à observer comment ils se reflètent sur la surface spéculaire. L'image est obtenue en prolongeant ces réflexions et en regardant où ils se croisent.

De cette façon, on sait si l'image est plus grande ou plus petite, réelle ou virtuelle - si elle est formée derrière le miroir - et à droite ou inversé.

Exemples de miroirs concaves

Regardons quelques exemples d'images obtenues par les miroirs concaves:

Objet entre F et V

Placer l'objet entre les points F et V, nous pouvons obtenir une image virtuelle amplifiée. Pour le visualiser, trois rayons principaux sont dessinés, comme le montre l'illustration inférieure:

Rayons principaux qui laissent l'objet placé entre la focus et le sommet du miroir concave. L'image obtenue est virtuelle, augmentée et à droite. Source: Thomas, W. Physique conceptuelle.

-Le rayon 1, qui laisse la flamme au point P, est parallèle à l'axe optique et se reflète à travers f.

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-Rayon 2: Il affecte de telle manière qu'il se reflète dans la direction parallèle à l'axe optique.

-Enfin le rayon 3, qui est radial, arrive perpendiculaire au miroir et se reflète dans la direction opposée, à travers c.

Notez que la loi de réflexion est remplie de la même chose que dans le miroir plat, avec la différence que la normale à la surface du miroir incurvé change en continu.

En fait, deux rayons sont suffisants pour localiser l'image. Dans ce cas, prolongeant les trois rayons, tous se croisent à un p 'derrière le miroir, où est formé l'image. Cette image est virtuelle - en réalité, elle n'est croisée par aucun faisceau brillant - est juste et est également plus grand que l'original.

Objet entre C et F

Lorsque l'objet se situe entre le point focal et le centre de courbure du miroir, l'image qui se forme est réelle - il n'est pas situé derrière le miroir, mais devant elle - est augmenté et inversé.

Image d'un objet placé entre le centre et la focalisation d'un miroir concave. Source: Giambattista, un. La physique.

Objet au-delà du centre

Dans l'illustration inférieure, l'image formée par un objet loin du centre du miroir apparaît. L'image est formée dans ce cas entre le point focal F et le centre de courbure C. C'est une vraie image, inversée et plus petite que l'objet lui-même.

Image d'un objet situé au-delà du centre d'un miroir concave. Source: F. Chaussure modifiée par Juan Carlos Collantes.

Grossissement latérale

Nous pouvons nous demander à quel point l'image est amplifiée ou diminuée grossissement latérale, indiqué m. Il est donné par le quotient entre la taille de l'image et la taille de l'objet:

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M = taille d'image / taille d'objet

L'image formée par un miroir peut être inférieure à la taille de l'objet, même ainsi, m est toujours appelé grossissement ou augmenter côté.

Applications mirro concaves

La propriété des miroirs concaves pour agrandir les images est utilisé dans des applications importantes allant de l'arrangement personnel à l'obtention d'énergies Faire le ménage.

Miroirs grossiers

Ils sont couramment utilisés dans la coiffeuse à des fins d'arrangement personnel: maquillage, raser et nouer la cravate.

Télescope de réflexion optique

Le premier télescope de réflexion a été créé par Isaac Newton et utilise un miroir concave plus un objectif oculaire. L'un des miroirs du télescope de type Cassegrain est concave et parabolique et est utilisé pour collecter la lumière au point focal.

Miroirs dentaires

Miroir dentaire

Les dentistes utilisent également des miroirs concaves pour obtenir une image amplifiée de la prothèse, afin de pouvoir examiner les pièces dentaires et les gencives avec le plus grand détail possible.

Les phares automobiles

Dans les feux avant des voitures, le filament de l'ampoule est placé au point focal d'un miroir concave. Les rayons lumineux originaires du filament se reflètent dans un faisceau de rayons parallèles.

Le miroir est souvent sphérique, mais parfois la forme parabolique est utilisée, ce qui a l'avantage de réfléchir dans un faisceau parallèle tous les rayons qui proviennent du point focal et non seulement ceux qui sont proches de l'axe optique.

Concentrateurs solaires

La lumière d'une fontaine éloignée comme le soleil peut se concentrer sur un point à travers le miroir concave. Grâce à cela, la chaleur est concentrée à ce moment. À grande échelle, avec cette chaleur, vous pouvez chauffer un liquide, comme l'eau ou l'huile par exemple.

C'est le Concentration Énergie thermosolaire qui essaie de produire de l'électricité activant une turbine propulsée par la chaleur concentrée du soleil à un moment donné. Il s'agit d'une procédure alternative à la cellule photovoltaïque semi-conductrice.

Les références

1. Giancoli, D.  2006. Physique: principes avec applications. 6e. Ed Prentice Hall.
2. Giambattista, un. 2010. La physique. 2e. Élégant. McGraw Hill.
3. La classe de physique. Diagrammes de rayons pour les miroirs conçus. Récupéré de: PhysicsClassroom.com.
4. Thomas, W. 2008. Physique conceptuelle. McGraw Hill.
5. Tippens, P. 2011. Physique: concepts et applications. 7e édition. McGraw Hill.