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光學凹面鏡設計

科技 更新时间:2025-01-22 22:57:45

反射面為球面一部分的鏡面叫做球面鏡。球面鏡分為凸面鏡和凹面鏡兩類,用球面的内側作反射面的球面鏡叫做凹面鏡,用球面的外側作反射面的球面鏡叫做凸面鏡。

光學凹面鏡設計(凹面鏡的工業應用)1

球面鏡分類

根據受光面的凹凸特性,分成凹面鏡和凸面鏡兩種。其中,凹凸透鏡的第一焦點都和第二焦點重合,凹面鏡中焦點是實的,凸面鏡中焦點是虛的。

光學凹面鏡設計(凹面鏡的工業應用)2

球面鏡主要參數

頂點: 鏡面的中心點O稱為鏡的頂點。

中心:球面的球心C稱為鏡面中心。

主軸:連結頂點O與鏡面中心的點劃線。

焦點:跟主軸平行的近軸光線射到球面上,反射光線會聚于主軸上一點,這一點稱為焦點,用字母F表示。

焦距:焦點到頂點的距離叫焦距,用字母f表示,凹面鏡的焦距等于球面半徑的一半。

光學凹面鏡設計(凹面鏡的工業應用)3

球面鏡成像

凹面鏡是反射成像,凹面鏡不僅可以使平行光線彙聚于焦點,還能使焦點發出的光線平行于主軸。通過球心的入射光線,其反射光線循入射光線的反方向行進,物體在無窮遠處,成像于焦點處。

光學凹面鏡設計(凹面鏡的工業應用)4

凸面鏡成像,屬于光學規律。平行光線投射到凸面鏡上,通過球心的入射光線的光線将成為散開光線,如果順着反射光線的相反方向延伸到凸面鏡鏡面的後面,可會聚并相交于一點,這一點就是凸面鏡的主焦點,屬虛性焦點。

光學凹面鏡設計(凹面鏡的工業應用)5

凹面鏡的光學特點:

1、凹面鏡上的反射現象都遵從光的反射定律。

2、平行于主軸的光線經凹面鏡反射後,反射光線會聚于焦點處。凹面鏡的焦點是實際光線的會聚點,因此是實焦點。

3、凹面鏡對光線起會聚作用,焦距越小,會聚本領越大。

4、四條特殊光線: 平行于主軸的光線經凹面鏡反射後,會聚于焦點;過焦點的入射光線經反射後平行于主軸;過球面中心的入射光線沿原路反回;從頂點入射的光線與其反射光線關于主軸對稱。

光學凹面鏡設計(凹面鏡的工業應用)6

凸面鏡的光學特點

1、凸面鏡上的反射現象都遵從光的反射定律。

2、凸面鏡的焦點是虛焦點。

3、凸面鏡對光線起發散作用,焦距越小,發散本領越大。

4、四條特殊光線: (與凹面鏡類似)。

光學凹面鏡設計(凹面鏡的工業應用)7

凹面鏡的應用

凹面鏡常用來聚光或成像,常用它作聚光鏡,或者用它作物鏡。當物距大于焦距時成倒立的實像,物體離鏡面越遠,像離鏡面越近,且像越小。當物距小于焦距時成正立、放大的虛象,物體離鏡面越近,像離鏡面越近,且像越小。在生活中主要應用在太陽竈,台燈,電視衛星天線,雷達等領域。

光學凹面鏡設計(凹面鏡的工業應用)8

凸面鏡的應用

凸面鏡前面的任何位置物體,所得到的都是縮小正立的虛像,具有發散的作用。在生活中主要用于各種彎道、路口,可以擴大司機視野,及早發現彎道對面車輛,以減少交通事故的發生,也用于超市防盜,監視死角、汽車後鏡等領域。

光學凹面鏡設計(凹面鏡的工業應用)9

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