Сферическое зеркало что это
Актуальность выбранной темы.
Мы современные школьники — поколение, выросшее на мобильных телефонах и компьютерах, планшетах, хорошо разбираемся в гаджетах, умеем молниеносно находить информацию в Интернете, но пользуемся всеми научными достижениями и не задумываемся а как эти благо цивилизации были изобретена и какой путь они прошли до нас. Взять хотя бы исторический путь зеркал, их поразительные свойства и современное применение.
Обобщить эти материалы в одной работе, отличить мистику от реальности – было моей задачей.
Цели и задачи исследовательской работы
Цель моей работы – донести до нашего поколения историю возникновения зеркал, рассказать о начальном этапе их развития, показать самые уникальные свойства зеркал и самые уникальные способы их применения.
экспериментальное и теоретическое изучение свойств зеркал различной формы: плоских, сферических и асферических, которые применяются в быту и технике
2.Теоритический материал.
2.1 История плоских зеркал
Ученые считают, что возраст зеркал насчитывает уже более семи тысяч лет. До появления зеркального стекла использовали хорошо наполированные разные виды металлов, к примеру, золото и серебро, олово и медь, бронза, и камень.
Согласно древнегреческим мифам, именно собственное изображение, увиденное медузой Горгоной на щите Персея, настолько испугало ее, что она превратилась в камень. Многие археологи считают наиболее ранними зеркалами полированные кусочки обсидиана, которые были найдены в Турции, а насчитывают они около 7500 лет. Но использовать подобные зеркальные поверхности, чтобы тщательно рассмотреть себя, к примеру, сзади, было нельзя, да и оттенки различать было очень проблематично.
Однако купить зеркало тогда было очень трудно, стоимость его к тому же была очень высока, ведь наполировать металл до блеска было непросто. Стоит учитывать, что подобная чистка была необходима зеркальной поверхности ежедневно, ведь она постоянно окислялась.
Годом рождения настоящего зеркала считается 1279 год, когда францисканцем Джоном Пекам был описан уникальный, в то время, способ покрытия обычного стекла тончайшим слоем свинца.
В это время появилась первая багетная мастерская, ведь технология производства подобного чуда была непростой. Слой фольги из олова клали на бумагу, которую с обратной стороны покрывали ртутью, после чего на нее опять помещали лист бумаги, и только после этого накладывали стекло, которое служило неким прессом для этого слоеного пирога, откуда в это время аккуратно вытаскивали бумагу. Конечно, зеркало было очень мутным. Эта технология просуществовала без существенных изменений практически до 1835 года. Именно в этом году профессор Либих обнародовал весьма интересную гипотезу о том, что покрытие серебром вместо олова сделает зеркала более ясными и сверкающими.
Венеция очень ревностно охраняла тайну создания этого чудо -товара. Зеркальщикам было запрещено покидать республику, в ином случае угрожали расплатой над их родными и близкими. По следам тех, кто особенно упорствовал, посылали убийц. Поэтому целых три века это был невероятно дорогой и фантастически редкий товар, позволить себе сделать зеркала могли лишь очень состоятельные люди.
Любителем зеркал был и французский король Людовик XIV. В его время был разгадан секрет производства венецианских зеркал и цены начали резко уменьшаться. Теперь этот атрибут интерьера можно было все чаще встретить в стенах обычных граждан. В восемнадцатом веке больше половины парижан имели зеркала. Королевский дворец в Париже в это время имел особое превосходство, именно здесь впервые появилось напольное зеркало.
Появившаяся возможность наблюдать за собой со стороны, привела к огромным последствиям: все состоятельные граждане стали более тщательно следить не только за своим внешним видом, но и своим поведением.
2.2 История сферических зеркал.
Еще более интересна история сферических зеркал.
История возникновения сферического стеклянного зеркала уходит в глубь веков, в Венецию конца XII — начала XIII века. В то время венецианские стеклодувы научились выдувать из стекла небольшие колбы, которые в размягченном виде наполнялись через трубку оловом. Когда колбы остывали, их нарезали на куски в форме выпуклых линз. Эти выпуклые зеркала, представляющие из себя часть сферы, называли «воловий глаз». Они мало чем походили на современные зеркала. Изображение в них было искаженным, слегка уменьшенным и прямым. Чтобы представить отражение в таком зеркале, достаточно взглянуть на «Автопортрет в выпуклом зеркале» итальянского художника Пармиджанино.
А вот история произошедшая с Архимедом.
Этот день 212 года до н.э. уцелевшим римлянам запомнился на всю жизнь. Почти полтысячи маленьких солнц вдруг загорелись на крепостной стене. Сначала они просто ослепили, но через некоторое время произошло нечто фантастическое: передовые римские корабли, подошедшие к Сиракузам, один за другим вдруг начали вспыхивать, как факелы. Бегство римлян было паническим.
Вообще говоря, о необычном архимедовом оружии вспомнили мы не ради исторических изысканий. Нас интересуют уникальные свойства вогнутых зеркал. Да-да, вогнутых зеркал. Ведь Архимедом, по существу, было изобретено «распределенное» вогнутое зеркало. Составленное из множества обычных зеркал, отражения от которых направлены в одну точку, оно способно концентрировать в своем фокусе огромную энергию. В случае с римскими кораблями это — световая и тепловая энергии.
Вогнутые зеркала издавна использовали и для других целей — «магических». Более того, их всегда считали самыми эффективными в этом деле. Маги и колдуны полагали, что вогнутость позволяет собрать в одном фокусе некий «астральный свет». Мистики говорили, что там, «где происходит сосредоточение света, появляется эфирный фокус — узел вибраций эфирной среды».
С помощью больших вогнутых чаш вызывали духов умерших. Об этом упоминают — кто смутно, кто яснее — древние авторы. Некоторые из них даже указывают места, где происходили эти таинства. В конце 1950-х годов по такой «наводке» греческий археолог Сотир Дакар обнаружил в Эпире (Западная Греция) подземную пещеру. Самой интересной для нас находкой в этой пещере были остатки огромного бронзового котла. По мнению ряда исследователей, его внутренняя часть, будучи хорошо отполированной, могла вызывать видения величиной в человеческий рост.
Но есть вогнутые зеркала, назначение которых остается тайной и по сей день. К ним, например, относятся так называемые «зеркала Тулу», во множестве найденные в захоронениях вблизи всемирно известного плато Наска в Перу. Диаметром до полуметра, зеркала эти изготовлены из тщательно отполированных металлов: золота, серебра, меди и их сплавов. Для чего они были нужны? Для передачи сигналов (отраженный от них солнечный луч виден за несколько километров)? Для проецирования огромных рисунков на плато Наска? Для магических целей? А может, с помощью этих зеркал краснокожие жрецы получали те самые знания, что и сегодня поражают ученых своей точностью? Кто знает. Во всяком случае, есть сведения, что некоторые научные открытия были сделаны именно благодаря вогнутым зеркалам.
Одно из таких загадочных зеркал принадлежало крупнейшему ученому XIII века монаху Роджеру Бэкону (1214-1294). Большинство научных работ Бэкона до сих пор не напечатаны, но и то, что сегодня известно, поражает воображение. Непостижимым образом он заглядывал на сотни лет вперед: предсказал изобретение микроскопа и телескопа, автомобиля и самолета, кораблей, приводимых в действие моторами; за двести лет до изобретения пороха Бертольдом Шварцем описал состав и действие этого взрывчатого вещества.
В наше время большинство производимых зеркал представляет собой зеркала, изготовленные из листового стекла, полированного или неполированного, толщиной 3-7 мм.
2.3. Физика сферических зеркал.
2.3.1. Изображение в плоском зеркале.
Изображение предмета, даваемое плоским зеркалом, формируется за счет лучей, отраженных от зеркальной поверхности.
На рисунке показано, как глаз воспринимает изображение точки S в зеркале. Лучи SО, SО1 и SО2отражаются от зеркала в соответствии с законами отражения. Луч SО падает на зеркало перпендикулярно ( = 0°) и, отражаясь ( = 0°), не попадает в глаз. Лучи SО1 и SО2 после отражении попадают в глаз расходящимся пучком, глаз воспринимает светящуюся точку S1 за зеркалом. На самом деле в точке S1 сходятся продолжения отраженных лучей (пунктир), а не сами лучи (это только кажется, что попадающие в глаз расходящиеся лучи исходят из точек, расположенных в «зазеркалье»), поэтому такое изображение называют воображаемым (или мнимым), а точка из которой, как нам кажется, исходит каждый пучок, и есть точка изображения. Каждой точке объекта соответствует точка изображения.
Вследствие закона отражения света мнимое изображение предмета располагается симметрично относительно зеркальной поверхности. Размер изображения равен размеру самого предмета.
В действительности световые лучи не проходят сквозь зеркало. Нам только кажется, будто свет исходит от изображения, поскольку наш мозг воспринимает попадающий к нам в глаза свет как свет от источника, находящегося перед нами. Так как лучи в действительности не сходятся в изображении, поместив лист белой бумаги или фотоплёнку в то место, где находитсяизображение, мы не получим никакого изображения. Поэтому такое изображение называют мнимым.Его следует отличать от действительного изображения , через которое свет проходит и которое можно получить, поместив там, где оно находится, лист бумаги или фотоплёнку. Как мы увидим в дальнейшем, действительные изображения можно формировать с помощью линз и кривых зеркал (например сферических).
Точки S и S’ симметричны относительно зеркала: SО = ОS’. Их ображение в плоском зеркале воображаемое, прямое (не обратное), одинаковое по размерам с предметом и расположено на таком же расстоянии от зеркала, что и сам предмет.
2.3.2. Сферическое зеркало.
Отражающими поверхности не обязательно должны быть плоскими. Изогнутые зеркала чаще всего бывают сферическими, т. е. имеют форму сферического сегмента. Сферические зеркала бывают вогнутыми и выпуклыми. Сферическое вогнутое зеркало представляет собой тщательно отполированную шаровую поверхность. На рисунках далее точка О — центр сферической поверхности, которая образует зеркало. На рисунке буквой С отмечен центр сферической зеркальной поверхности, точка О — вершина зеркала. Прямая линия СО, проходящая через центр зеркальной поверхности С и вершину зеркала О, называется оптической осью зеркала.
Пустим от фонаря на зеркало пучок лучей света, параллельных оптической оси зеркала. После отражения от зеркала лучи этого пучка соберутся в одной точке F, лежащей на оптической оси зеркала. Эта точка называется фокусом зеркала. Если источник света поместить в фокусе зеркала, то лучи отразятся от зеркала, как показано на рисунке.
Расстояние OF от вершины зеркала до фокуса называется фокусным расстоянием зеркала, оно равно половине радиуса ОС сферической поверхности зеркала, то есть OF= 0,5 ОС.
Приблизим к вогнутому зеркалу источник света (зажжённую свечу или электрическую лампу) настолько, чтобы в зеркале было видно его изображение. Это изображение— мнимое — расположено за зеркалом. По сравнению с предметом оно увеличенное и прямое.Станем постепенно удалять источник света от зеркала. При этом будет удаляться от зеркала и его изображение, размеры его будут увеличиваться, а затем мнимое изображение исчезнет. Но теперь изображение источника света можно получить на экране, расположенном перед зеркалом, то есть можно получить действительное изображение источника света.Чем дальше будем отодвигать источник света от зеркала, тем ближе к зеркалу придётся располагать экран, чтобы получить на нём изображение источника. Размеры изображения при этом будут уменьшаться.Все действительные изображения по отношению к предмету оказываются обратными (перевёрнутыми). Их размеры в зависимости от расстояния предмета до зеркала могут быть большими, меньшими, чем предмет, или равными размерам предмета (источника света).
Таким образом, расположение и размеры изображения, получаемого с помощью вогнутого зеркала, зависят от положения предмета относительно зеркала.
2.3.3. Изображение в сферическом вогнутом зеркале.
Сферическое зеркало называется вогнутым, если отражающей поверхностью служит внутренняя сторона сферического сегмента, т. е. если центр зеркала находится от наблюдателя дальше его краёв.
Если размеры вогнутого зеркала малы в сравнении с его радиусом кривизны, то есть на вогнутое сферическое зеркало падает пучок лучей, параллельный главной оптической оси, после отражения от зеркала лучи пересекутся в одной точке, которая называется главным фокусом зеркала F . Расстояние от фокуса до полюса зеркала называют фокусным расстоянием и обозначают той же буквой F . У вогнутого сферического зеркала главный фокус действительный. Он расположен посередине между центром и полюсом зеркала (центром сферической поверхности), значит фокусное расстояние: ОF = СF = R/2.
Пользуясь законами отражения света, можно геометрически построить изображение предмета в зеркале. На рисунке светящаяся точка S расположена перед вогнутым зеркалом. Проведём от неё к зеркалу три луча и построим отражённые лучи. Эти отражённые лучи пересекутся в точке S1. Так как мы взяли три произвольных луча, исходящих из точки S, то и все другие лучи, падающие из этой точки на зеркало, после отражения пересекутся в точке S1 Следовательно, точка S1 является изображением точки S.Для геометрического построения изображения точки достаточно знать направление распространения двух лучей, выходящих из этой точки. Лучи эти могут быть выбраны совершенно произвольно. Однако удобнее пользоваться лучами, ход которых после отражения от зеркала заранее известен.
Построим изображение точки S в вогнутом зеркале. Для этого проведём из точки S два луча. Луч SA параллелен оптической оси зеркала; после отражения он пройдёт через фокус зеркала F. Другой луч SB проведём через фокус зеркала; отразившись от зеркала, он пойдёт параллельно оптической оси. В точке S1 оба отражённых луча пересекутся. Эта точка и будет изображением точки S, в ней пересекутся все отражённые зеркалом лучи, идущие из точки S.Изображение предмета складывается из изображений множества отдельных точек этого предмета. Чтобы построить изображение предмета в вогнутом зеркале, достаточно построить изображение двух крайних точек этого предмета. Изображения остальных точек расположатся между ними. На рисунке предмет изображён в виде стрелки АВ.Построив указанным выше способом изображения точек А и В, получим изображение всего предмета А1В1. Предмет АВ находится за центром шаровой поверхности зеркала (за точкой С). Его изображение А1В1 оказалось между фокусом F и центром шаровой поверхности зеркала С. По отношению к предмету оно уменьшенное и перевёрнутое. Изображение А1В1 действительное, так как отражённые от зеркала лучи действительно пересекаются в точках А1 и В1. Такое изображение можно получить на экране.
2.3.4. Изображение в сферическом выпуклом зеркале.
Сферическое зеркало называетсявыпуклым, еслиотражение происходит от внешней поверхности сферического сегмента, т. е. если центр зеркаланаходится к наблюдателю ближе, чем края зеркала.
Если параллельный пучок лучей падает навыпуклоезеркало, то отраженные лучи рассеиваются, но их продолжение (пунктир) пересекаются у главном фокусе выпуклого зеркала. То есть главный фокус выпуклого зеркала является мнимым.
Фокусным расстояниям сферических зеркал приписывается определенный знак, для выпуклого где R – радиус кривизны зеркала: OF=CF=-R/2.
Свойство вогнутых зеркал фокусировать параллельный их оси пучок света используется в телескопах-рефлекторах. На обратном явлении — преобразовании в зеркале пучка света от источника, находящегося в фокусе, в параллельный пучок — основано действие прожектора. Зеркала, применяемые в сочетании с линзами, образуют обширную группу зеркально-линзовых систем. В лазерах зеркалах применяют в качестве элементов оптических резонаторов. Отсутствие хроматических аберраций обусловило использование зеркал в монохроматорах (особенно инфракрасного излучения) и многих др. приборах.
Помимо измерительных и оптических приборов, зеркала применяют и в др. областях техники, например в гелиоконцентраторах, гелиоустановках и установках для зонной плавки (действие этих устройств основано на свойстве вогнутых зеркал концентрировать в небольшом объёме энергию излучения). В медицине из зеркал наиболее распространён лобный рефлектор — вогнутое зеркало с отверстием посередине, предназначенное для направления узкого пучка света внутрь глаза, уха, носа, глотки и гортани. Зеркала многообразных конструкций и форм применяют также для исследований в стоматологии, хирургии, гинекологии и т.д.
Вогнутые зеркала используют для изготовления прожекторов: источник света помещают в фокусе зеркала, отраженные лучи идут от зеркала параллельным пучком. Если взять вогнутое зеркало больших размеров, то в фокусе можно получить очень высокую температуру. Тут можно разместить резервуар с водой для получения горячей воды,например, для бытовых нужд за счёт энергии Солнца.
Спомощью вогнутых зеркал можно направить большую часть света, излучаемого источником, в нужном направлении. Для этого вблизи источника света помещается вогнутое зеркало, или, как его называют, рефлектор. Так устраиваются автомобильные фары, проекционные и карманные фонари, прожекторы.
Прожектор состоит из двух главных частей: мощного источника света и большого вогнутого зеркала. При указанном на рисунке расположении источника и зеркала отражённые от зеркала лучи света идут почти параллельным пучком.
Крупный прожектор может освещать предметы, находящиеся на расстоянии 10—12 км от него. Такой прожектор виден с очень больших расстояний, если глаз окажется в области посылаемого прожектором светового пучка. Мощные прожекторы используются при устройстве маяков. Кроме того, вогнутые зеркала применяются в телескопах-рефлекторах, с помощью которых наблюдают небесные тела.
Практическая часть
1. Исследование параллельных лучей.
Цель: Показать, что параллельные лучи сходятся в фокусе F и точечный источник света, помещенный в F, создает в вогнутом зеркале параллельный пучок света.
Приборы и материалы: вогнутое зеркало, источник света, собирающая линза,
При помощи проектора с тремя щелями направьте три параллельных луча на вогнутое зеркало (рис., а).
Измерить линейкой расстояние FP, чтобы получить фокусное расстояние. Для иллюстрации принципа обратимости света поместите «точечный» источник света в F, фокус зеркала (см. рис., б). Образуется параллельный пучок света.
Если на зеркало падают параллельные лучи, которые не параллельны главной оптической оси, то они сфокусируются в точке F1, которая лежит прямо под F.
Если на зеркало падают параллельные лучи, которые не параллельны главной оптической оси, то они сфокусируются в точке F1, которая лежит прямо под F.
Вывод: лучи, идущие параллельно оптической оси пересекаются в фокусе.
Фокус вогнутого зеркала.
Цель: измерить фокусное расстояние вогнутого зеркала
Приборы и материалы: вогнутое зеркало, источник света( окно в солнечный день), белая картонка,
1.Направьте вогнутое зеркало на ярко освещенное окно в солнечный день. Держите белую картонку между зеркалом и окном, как показано на рисунке.
2. Перемещайте картонку (или зеркало), пока на ней не образуется четкое перевернутое изображение окна. Это изображение появится на картонке, когда она окажется в фокальной плоскости. Измерьте линейкой расстояние от зеркала до картонки.
3. Повторите несколько раз фокусирование изображения окна, чтобы получить различные значения.
4. Подсчитайте среднее значение фокусного расстояния вогнутого зеркала.
5.На главной оптической оси существует точка С, все лучи, исходящие из нее, падают на зеркало нормально (перпендикулярно) и отражаются через эту же точку (рис., а). Эта точка называется центром кривизны С зеркала и является центром сферы, частью которой является это зеркало. Расстояние от полюса Р зеркала до центра кривизны С известно как радиус кривизны вогнутого зеркала (рис., б).
6.Увеличить интенсивность света, идущего направо от источника, возможно помещением источника света в точку С, поскольку свет слева от лампы после падения на зеркало будет отражен обратно через С.
Вывод: Мы показали теоретически и экспериментально, что r = 2ƒ, это означает, что фокусное расстояние вогнутого зеркала также может быть подсчитано по формуле ƒ = r/2.
Создание прожектора.
Цель : практическое создание прожектора
Приборы и материалы: мощный источник света, большое вогнутое зеркало,
Прожектор состоит из источника света (лампы, дающей ненаправленный, или направленный под широким углом свет) ирефлектора и/или линзы, концентрирующих свет в нужном направлении. В качестве рефлектора обычно используетсяпараболическое, либо гиперболическое (в случае использования совместно с линзой) зеркало. В качестве линзы обычно используется линза Френеля, что позволяет достичь меньших габаритов и массы, чем при использовании обычных линз. Прожекторы, предназначенные для освещения открытых пространств, требуют обязательной защиты от пыли и влаги.
Для освещения железнодорожных и автомобильных развязок, перронов аэровокзалов, морских портов, бассейнов, футбольныхполей используются металлогалогенные прожекторы.
Прожектор состоит из источника света (лампы, дающей ненаправленный, или направленный под широким углом свет) и рефлектора и/или линзы, концентрирующих свет в нужном направлении. В качестве рефлектора обычно используется параболическое, либо гиперболическое (в случае использования совместно с линзой) зеркало.
Прожекторы применяются для освещения как внутри помещений, так и больших открытых пространств. Они предназначены для освещения стадионов, сцен, бассейнов и фасадов зданий. Мощность таких светильников подбирается в зависимости от площади и расчетной интенсивности освещения.
Принцип действия прожектора: в фокусе параболического зеркала помещается лампочка — на выходе получается хорошо сколлимированный пучок света. для большей эффективности лампочка прикрывается зеркалом с внешней стороны.
Hа картинке нарисован ход лучей в этой системе: красным – лучи, напрямую отраженные от параболического зеркала, синим – отраженные сначала от сферического зеркала, центр которoго совпадает с центром лампочки: такое зeркало точно возвращает луч тогда, откуда он пришел – но запускает в обратном направлении.
Радиус кривизны r вогнутого зеркала.
Цель: Измерение радиуса кривизны r вогнутого зеркала.
Приборы и материалы: вогнутое зеркало, источник света, линейка
Маленький освещенный объект, помещенный в центр кривизны С вогнутого зеркала, посылает лучи света к зеркалу, которое затем отражает их обратно к точке С и образует перевернутое изображение рядом с объектом. Установите прибор и вогнутое зеркало, как показано на рисунке а. Необходимо слегка наклонить зеркало на его подставке так, чтобы пятно света оказалось на «экране» рядом с объектом.
Двигайте источник света по направлению к зеркалу (или от него), пока не образуется четкое перевернутое изображение рядом с объектом. Измерительной линейкой отмерьте расстояние от полюса Р зеркала до объекта, который теперь находится в точке С.
Запишите значение r в таблицу результатов. Повторите эксперимент, но на этот раз оставьте источник света неподвижным и двигайте зеркало на подставке, пока изображение снова точно не сфокусируется. Измерьте и запишите второе значение r. Подсчитайте среднее значение радиуса кривизны r.
3.5 Применение сферических, цилиндрических и параболических зеркал
С помощью выпуклого зеркала можно заглянуть за угол.
С помощью очень длинного вогнутого зеркала можно нагревать воду в трубке, расположенной в его фокусе.
С помощью системы из двух вогнутых зеркал на ветровое стекло машины можно выводить различные параметры. В своей работе, приоткрыв тайну кривых зеркал, я погрузился в волшебный мир.
Учебники Физика – 11 кл. (раздел геометрическая оптика) В.А. Касьянов.
Справочник фельдшера, А. Шабанов, издательство «Медицина», Москва, 1976г.
Электронное пособие «Открытая физика 1.1» под редакцией профессора МФТИ С.М. Козела.
Справочник по физике, А.С. Енухович, Москва «Просвещение». 1978г.
Справочник по физике и технике, А.С. Енухович, Москва, «Просвещение», 1989г.
Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. — 13-е изд. — М.: Физматлит, 2003. — Т. 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. — С. 249-266. — 656 с.
Гершун А. Л. Электрический прожектор // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
Прожектор в Большой советской энциклопедии
Карякин Н. А. Световые приборы прожекторного и проекторного типов, М.: 1966.
Сферическое зеркало: 15 интересных фактов, которые нужно знать
Что такое сферическое зеркало? | Определить сферическое зеркало
Определение сферического зеркала:
Некоторые зеркала сконструированы таким образом, что их отражающая поверхность изогнута. Сферические зеркала представляют собой вариант изогнутого зеркала, отражающие поверхности которого имеют форму части сферы.
Изогнутое сферическое зеркало
Это сферическое зеркало с изогнутой отражающей поверхностью.
Различные типы сферических зеркал | Два типа сферических зеркал:
Изогнутые зеркала обычно имеют две формы поверхности:
- Выпуклая поверхность с выступом наружу.
- Вогнутая поверхность с углублением внутрь.
Пример сферического зеркала
Есть два типа сферических зеркал, вогнутые и выпуклые. Помимо сферических поверхностей, изогнутые зеркала также встречаются в некоторых других формах, таких как параболические зеркала и другие изогнутые поверхности.
Разница между плоским зеркалом и сферическим зеркалом | Различия между вогнутыми и выпуклыми сферическими зеркалами
Что такое вогнутое зеркало?
Определение вогнутого сферического зеркала:
Вогнутое зеркало также наиболее известно как сходящееся зеркало, поскольку оно способно собирать световые лучи в точку. Вогнутое сферическое зеркало сконструировано таким образом, что отражающая поверхность вдавлена внутрь, т.е. падающий свет должен пройти немного больше, чтобы достичь центра зеркала, и меньше, чтобы достичь края зеркала, и световые лучи сходятся внутрь к фокусу. точка вогнутого зеркала. Эти зеркала особенно используются для фокусировки световых лучей.
Картина изображения вогнутых зеркал отличается от изображения выпуклых зеркал. В вогнутых зеркалах форма изображения различается в зависимости от расстояния между сферическим вогнутым зеркалом и положения объекта. Падающий свет, падающий на разные точки зеркала, отражается зеркалом под разными углами, потому что нормаль в каждой точке зеркала разная. Вогнутое зеркало способно создавать как реальные, так и виртуальные изображения, для этого типа зеркала фокус (F) и центр кривизны (C) находятся вне зеркала и называются «Реальные очки».
Схема сферического зеркала — вогнутое сферическое зеркало изображение
Вогнутое зеркало. Источник изображения: I, Кронхольм144, Вогнутое зеркало, CC BY-SA 3.0
Для чего нужно вогнутое зеркало?
Применение сферического зеркала (вогнутое):
- Отражающие телескопы сконструированы с использованием одного или нескольких вогнутых зеркал.
- Эти зеркала помогают создавать увеличенные изображения объектов и, следовательно, используются в качестве зеркал для макияжа или бритья.
- В некоторых применениях освещения лампочка помещается в фокусную точку вогнутого зеркала, и свет, направленный из фокусной точки, затем отражается наружу после попадания в зеркало. Это приложение используется в факелах, фарах и прожекторах.
- Иногда вогнутые зеркала также используются для концентрации солнечной энергии путем сведения падающего солнечного света с большой площади в крошечную точку.
- В лазерах также используются вогнутые зеркала для создания оптических резонаторов. что необходимо для действия генерации.
- Благодаря способности вогнутых зеркал формировать увеличенные изображения, стоматологи используют их в качестве стоматологических зеркал.
- Современные авиатранспортеры также включают в себя вогнутые сферические зеркала в системе вспомогательного приземления.
Отражение на сферических зеркалах
Формирование изображения с помощью вогнутого зеркала
Вогнутые зеркала, способные создавать как реальное, так и виртуальное изображение в зависимости от расстояния объекта от положения зеркала.
- Когда объект помещается между зеркалом и точкой фокусировки (F), формируется изображение виртуальный, прямой и увеличенный и изображение будет формироваться за зеркалом.
- Когда объект помещается в фокус, отраженные световые лучи распространяются параллельно и, как говорят, встречаются на бесконечности. Поэтому говорят, что изображение формируется на бесконечности с большим увеличением. Изображение может быть как реальным, так и виртуальным, в зависимости от того, приближается ли объект к фокусу от зеркала или от центра кривизны.
- Когда объект расположен между центром кривизны (C) и точкой фокусировки (F), созданное изображение реальный, перевернутый и увеличенный по своей природе, и это изображение обычно формируется за центром кривизны.
- Если объект расположен в центре кривизны зеркала, то сформированное изображение реальный, перевернутыйи имеет тот же размер как объект и будет создан нацентр кривизны себя.
- Если объект расположен далеко от центра кривизны зеркала, то сформированное изображение реальный, перевернутый и уменьшенный, и изображение будет сформировано между центром кривизны и фокусом.
- Если объект расположен на бесконечности, затем сформированное изображение реальный, перевернутый, размер точки и будет создан на фокусе.
Лучевая диаграмма вогнутого сферического зеркала | Отражение света сферическими зеркалами — вогнутого типа
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Источник изображения: I, Кронхольм144 CC BY-SA 3.0 Файл: Concavemirror raydiagram 2FE.svg Дата загрузки: 5 июля 2007 г.
Что такое выпуклое зеркало?
Определение выпуклого сферического зеркала:
Выпуклое зеркало также известно как расходящееся зеркало, поскольку оно способно расходиться или рассеивать световые лучи от точки. Выпуклое сферическое зеркало сконструировано таким образом, что отражающая поверхность выступает наружу, т.е. падающий свет должен пройти немного больше, чтобы достичь края зеркала, и меньше, чтобы достичь центра зеркала. Кажется, что световые лучи расходятся наружу от фокуса выпуклого зеркала. Эти зеркала особенно используются для рассеивания световых лучей.
Выпуклые зеркала могут создавать только виртуальные изображения. Фокус и центр кривизны выпуклого зеркала остаются внутри зеркала и обычно называются «воображаемыми точками». Создается впечатление, что созданное изображение присутствует внутри зеркала и не может быть спроецировано на экран, а размер сформированного изображения всегда меньше размера объекта, но размер сформированного изображения будет увеличиваться, если расстояние до объекта уменьшается от положения зеркала. Падающий свет, падающий на разные точки зеркала, отражается зеркалом под разными углами, потому что нормаль в каждой точке зеркала разная.
Выпуклое зеркало. Источник изображения: I, Кронхольм144, Зеркало выпуклое1, CC BY-SA 3.0
Для чего нужны выпуклые зеркала?
Применение сферического зеркала (выпуклого):
- Зеркала заднего вида, используемые в транспортных средствах, обычно представляют собой выпуклые зеркала, поскольку эти зеркала обеспечивают более широкий обзор и создают изображения. Однако эти изображения могут быть обманчивыми, и объекты могут казаться дальше, чем они есть на самом деле.
- Более широкое поле зрения этих зеркал делает их подходящими в качестве зеркал безопасности, используемых в коридорах зданий, больницах, офисах, отелях, школах, торговых центрах, жилых комплексах и т. Д. Эти зеркала показывают, есть ли какие-либо препятствия на пути впереди.
- Выпуклые зеркала также устанавливаются на опоре на дорогах, проездах, переулках и мостах, когда есть какие-либо препятствия, крутые повороты, узкие дороги и т. Д. Эти зеркала помогают предотвратить несчастные случаи, которые происходят, когда водитель не может видеть повороты. или подъезжающий автомобиль с противоположной стороны правильно.
- Банкоматы или банкоматы также имеют выпуклые зеркала, расположенные в верхнем левом или правом углу, чтобы пользователи могли знать, что происходит за ними. Эти зеркала формируют изображения меньшего размера и, следовательно, обеспечивают гораздо большую зону наблюдения.
Как изображение формируется сферическим зеркалом?
Формирование изображения выпуклым зеркалом
Выпуклое зеркало может создавать только виртуальные изображения, то есть световые лучи, исходящие от объекта, фактически не проходят через сформированное изображение. Однако, если мы расширяем световые лучи, кажется, что они проходят через изображение, и этот тип зеркала формирует меньшие или уменьшенные и прямые изображения.
Когда расстояние между объектом и зеркалом уменьшается, размер зеркала увеличивается. В точке, где объект касается зеркала, размер изображения почти равен размеру объекта. Когда кажется, что протяженные световые лучи проходят через фокус, формируемое изображение имеет размер точки, и говорят, что объект находится на бесконечности.
Части сферического зеркала | Характеристики сферического зеркала | свойства сферического зеркала | Термины сферического зеркала:
Определите апертуру сферического зеркала:
Он определяется как часть зеркала, которая доступна для взаимодействия со световыми лучами, исходя из этого представления о размере апертуры зеркала.
Определите полюс сферического зеркала:
Он характеризуется центром всей отражающей поверхности зеркала.
Определить главный фокус сферического зеркала | Фокус сферического зеркала | Определите фокус сферического зеркала
Это на оси сферического зеркала, где после отражения параллельные оси лучи света будут сходиться или начинать сходиться.
Определите фокусное расстояние сферического зеркала:
Он определяется как расстояние от полюса зеркала до точки на главной оси, где световые лучи, приходящие из бесконечности, встречаются или, кажется, встречаются после отражения из-за сферического зеркала.
Определите центр кривизны сферического зеркала:
Это обозначает центр сферы, частью которой является сферическое зеркало, обычно обозначается буквой «C».
Определите главную ось сферического зеркала:
Это относится к той конкретной линии, которая проходит через центр кривизны-C, полюс-P и фокус-F сферического зеркала.
Определите радиус кривизны сферического зеркала:
Это определяется как расстояние между полюсом зеркала и центром кривизны и обычно в два раза больше фокусного расстояния зеркала (2F).
Определите маргинальные лучи:
Краевые лучи определяются как лучи, которые падают на сферическое зеркало после достижения максимального угла от главной оси. При расчетах геометрической оптики краевыми лучами часто пренебрегают.
Определите параксиальные лучи:
Параксиальные лучи определяются как световые лучи, которые падают на сферическое зеркало после того, как они образуют угол меньше или равный 14 ° с главной осью. При расчетах геометрической оптики учитываются только параксиальные лучи.
Как рассчитать фокусное расстояние сферического зеркала?
Уравнение сферического зеркала | Уравнение вогнутого сферического зеркала
Обычно мы считаем, что для сферического зеркала
f — фокусное расстояние.
do — расстояние объекта от места расположения сферического зеркала.
di — расстояние изображения от места расположения сферического зеркала.
Формула сферического зеркала
Теперь, согласно гауссовой оптике, уравнение сферического зеркала, коррелирующее расстояние до объекта, расстояние до изображения и фокусное расстояние задаются следующим образом:
Здесь лучи считаются параксиальными, а апертура — небольшой. Свет падает на зеркало с левой стороны, а правая сторона зеркала посеребрена.
Знаковое соглашение сферических зеркал
Вывод формулы сферического зеркала
- Полюс сферического зеркала отмечает начальную точку каждого измеренного расстояния.
- Фокусное расстояние f и радиус кривизны 2f Значение сферического зеркала принимается отрицательным для выпуклых зеркал и положительным для вогнутых зеркал. По аналогии, do и di принимается как -ve, когда объект расположен спереди от зеркала и созданное изображение является реальным и di + ve, когда изображение виртуальное. Другими словами, мы можем сказать, что правая сторона зеркала принимается как + ve, а левая сторона зеркала — как -ve. Поскольку объект всегда располагается в левом направлении, расстояние do всегда -ve.
- Прямые изображения считаются положительными, а перевернутые — отрицательными. Другими словами, расстояние, вычисленное ниже (направление вниз) главной оси, принимается равным + ve, а расстояние, вычисленное выше (направление вверх) главной оси, принимается как + ve.
Для выпуклых зеркал:
Фокусное расстояние, фокусная точка, центр кривизны, радиус кривизны и расстояние до изображения всегда положительны, поскольку все эти точки находятся справа от положения зеркала. Размер изображения также равен + ve, поскольку выпуклое зеркало формирует виртуальное изображение, которое является вертикальным по своей природе, то есть изображение лежит выше главной оси, а расстояние до объекта всегда -ve, поскольку объект всегда помещается слева от положения зеркала. .
Для вогнутых зеркал:
Фокусное расстояние, фокусная точка, центр кривизны и радиус кривизны всегда отрицательны, поскольку все эти точки лежат на левой стороне зеркала. Расстояние до изображения и размер изображения могут быть отрицательными или положительными в зависимости от того, где размещен объект. di является положительным, когда объект находится между точкой фокусировки и полюсом, а сформированное изображение является виртуальным и прямым. Во всех остальных случаях размер изображения отрицательный.
Какое продольное увеличение сферического зеркала?
линейный Увеличение сферических зеркал:
Это выражается отношением высоты изображения к высоте объекта, и в этом случае, если hi — высота сформированного изображения и ho — это высота фактического объекта, тогда увеличение задается уравнением:
Формула увеличения для сферического зеркала
Увеличение сферических зеркал (м) = чi/h0
Увеличение + ve (m) обозначает формирование прямого изображения, а увеличение -ve (m) обозначает формирование перевернутого изображения, и если увеличение (m) меньше единицы, то сформированное изображение по своей природе уменьшается, и если увеличение (m) больше единицы, то сформированное изображение имеет естественное увеличение.
Что такое аберрации сферических зеркал?
Сферические зеркала страдают от пяти основных типов аберраций:
Сферическое зеркало аберрации:
Сферическая аберрация относится к ошибкам изображения, вызванным тем, что краевые или внеосевые лучи отклоняются в большей или меньшей степени по сравнению с параксиальными или осевыми лучами. Из-за этого точки фокусировки краевых лучей и параксиальных лучей не совпадают.
Хроматическая аберрация:
Хроматическая аберрация относится к ошибкам изображения, вызванным тем, что световые лучи с разными длинами волн отражаются под разными углами, что приводит к разным фокусным точкам для каждой длины волны.
Коматическая аберрация:
Коматическая аберрация или кома относится к ошибкам изображения, вызванным тем, что источники внеосевых точек, такие как звезды, кажутся искаженными. Внеосевые точки часто удлиняются и, кажется, образуют хвост (кому), похожий на форму кометы.
Астигматизм:
Астигматизм относится к ошибкам изображения, вызванным тем, что световые лучи, распространяющиеся в двух разных ортогональных плоскостях, имеют разные фокусные точки.
Искажение:
Искажение относится к ошибкам изображения, вызванным отклонением от обычного прямолинейного распространения света. При этом прямые линии могут казаться слегка выпуклыми или сморщенными посередине.
Что такое параболические зеркала?
Параболические зеркала, как следует из названия, имеют круглую параболическую отражающую поверхность, используемую для сбора и направления световых лучей. Параболическое зеркало собирает все падающие световые лучи (включая краевые лучи) и направляет их к фокусу после отражения. И наоборот, световые лучи, исходящие из фокальной точки, отражаются, образуя параллельный коллимированный луч вдоль главной оси. Параболические зеркала применяются в отражающих телескопах, фонариках, солнечных печах, сценических прожекторах, автомобильных фарах и прожекторах.
Разница между параболическим и сферическим зеркалом | Параболическое или сферическое зеркало
Параболические зеркала не имеют сферических и хроматических аберраций, поскольку независимо от того, куда падают световые лучи, отраженные лучи всегда проходят через один и тот же фокус. Это не похоже на сферические зеркала, где сферическая аберрация вызывает другой фокус для маргинальных и параксиальных лучей.
Преимущества параболических зеркал перед сферическими зеркалами:
- В сферических зеркалах необходимо уменьшить размер апертуры, чтобы ограничить маргинальные лучи.
- В параболическом зеркале краевые лучи не вызывают никаких проблем, поэтому размер апертуры можно увеличить.
- Большая диафрагма означает сбор большего количества света и улучшенное формирование изображения.
Трассировка лучей сферических зеркал
- Шаг 1: Нам нужно провести луч из верхней вершины данного объекта и растянуть его до полюса зеркала, образующего угол с главной осью.
- Шаг 2: Нам нужно провести отраженный луч с противоположной стороны от оптической оси под углом, равным углу падения от полюса зеркала.
- Шаг 3: Мы можем провести второй луч от вершины объекта к зеркальной поверхности, который распространяется параллельно главной оси, а отраженный луч должен проходить через точку фокусировки.
- Шаг 4: Нам нужно отметить точку пересечения обоих отраженных лучей.
- Шаг 5: Нам нужно провести прямую линию от точки пересечения до главной оси, чтобы представить сформированное изображение.
Часто задаваемые вопросы | FAQ по сферическому зеркалу
В. Кто открыл сферические зеркала?
Изобретение зеркала приписывают популярному химику. Юстус фон Либих, хотя он был начат математиком Ибн аль-Хайтам, провел множество экспериментов с использованием цилиндрической и сферической геометрий. Сферическое зеркало создается путем вырезания кусочка сферы.(покрытый амальгамой серебра и ртути) с внутренней или внешней поверхности.
Q. Что такое тороидальные зеркала?
Тороидальное зеркало, как следует из названия, имеет в качестве поверхности часть тора с двумя радиусами кривизны. Такие тороидальные зеркала легче построить, чем параболические или эллипсоидальные зеркала, но они имеют проблему, связанную со сферической аберрацией и комой. Однако эти зеркала способны ограничивать ошибки, возникающие из-за астигматизма. Эти зеркала также довольно дешевы по сравнению с эллипсоидальными или параболоидными зеркалами, имеющими такое же качество поверхности. Эти зеркала находят свое применение в телескопах Yolo и оптических монохроматорах. В этих приборах предпочтительны тороидальные зеркала, поскольку здесь источник света не располагается на главной оси зеркала.
Q. Как сферические зеркала применяются в повседневной жизни? | Для чего нужны сферические зеркала?
Различные области применения сферических зеркал перечислены в разделах «Применение выпуклых зеркал» и «Применение вогнутых зеркал».
В. Если продольное увеличение сферического зеркала составляет m, то каково его поперечное увеличение?
Ответ Продольное увеличение выражается как отношение высоты изображения к высоте объекта. Боковое увеличение определяется отношением расстояния до изображения к расстоянию до объекта, при условии, что среда одинакова с обеих сторон зеркала.
В. Какая связь между скоростью объекта и скоростью изображения сферического зеркала?
Ответ Скорость изображения, формируемого сферическим зеркалом, определяется произведением отрицательный квадрат увеличения со скоростью объекта.
В. Какая связь между радиусом кривизны и апертурой сферического зеркала?
Отв. Диаметр апертуры. <= 2 * Радиус кривизны зеркала.
В. В чем разница между сферическим зеркалом и линзой?
В. Вогнутое зеркало формирует изображение высотой 20 см, высота объекта 2 см. Если продольное увеличение сферического зеркала составляет m, то каково его поперечное увеличение? ?
Ans. Here, Высота изображения hi = 20 см, высота объекта ho = 2 см
М = чi/ho = 20 см / 2 см = 10 (Отвечать)
В. Вогнутое зеркало дает реальное изображение с hi = 4 см объекта с ho = 1 см. Объект находится на расстоянии 20 см от столба. затем вычислите расстояние до изображения.
Отв. Здесь высота изображения hi = -4 см, высота объекта ho = 1 см, расстояние = -20 см
- -4 см / 1 см = -di/do
- -4 = -di/ -20cm
- di= -80 см (Отвечать)
Q. Стрелка имеет высоту 2.5 см и держится на расстоянии 25 см от выпуклого зеркала с f = 20 см и рассчитывает положение и размер полученного изображения.
ho = 2.5 см, f = 20 см, do = -25 см
Теперь мы знаем,
- 1/20 см = -1 / 25 см + 1 / v
- 9/100 см = 1 / v
- V = 11.11 см
- привет / 2.5 = -11.11 / -25
- hi = 1.11 см (Ответ)
Узнать больше об отражении световой энергии нажмите сюда, наша последняя статья показана ниже.
Я очень хочу учиться, в настоящее время инвестирую в прикладную оптику и фотонику. Я также являюсь активным членом SPIE (Международного общества оптики и фотоники) и OSI (Оптического общества Индии). Мои статьи нацелены на то, чтобы в простой, но информативной форме освещать темы качественных научных исследований. Наука развивалась с незапамятных времен. Итак, я стараюсь изо всех сил подключиться к эволюции и представить ее читателям. Подключимся через https://www.linkedin.com/in/sanchari-chakraborty-7b33b416a/
Последние посты
Гидроксид калия или едкий калий является неорганическим компонентом. Его молярная масса составляет 56.11 г/моль. Давайте резюмируем структуру КОН Льюиса и все факты в деталях. КОН представляет собой простой гидроксид щелочного металла.
Слово «еще» в основном служит в значении «до сих пор» или «тем не менее» в предложении. Проверим употребление слова «пока» в значении «союз». Слово «пока» можно обозначить как «координационное.
report this ad
О НАС
Мы являемся группой профессионалов отрасли из различных областей образования, таких как наука, инженерия, английская литература, и создаем универсальное образовательное решение, основанное на знаниях.
Как работает сферическое зеркало?
Астрономы любители знают, что оптические элементы, из которых создают телескопы, могут быть разными — линзы, зеркала, мениски, и другие. Их поверхности могуть быть разной формы. Самые часто встречающиеся — эллипс, парабола, гипербола, сфера и плоскость. «А как они работают?» Не пытаясь пересказать учебник оптики (к которому лучше будет обратиться, если вас заинтересуют детали), попробуем понять работу самого простого зеркала, которое может быть главным в телескопе — сферического!
На приложенном изображении вы обнаружите:
1) Дугу окружности (справа), изображающей поверхность сферического зеркала с радиусом кривизны R;
2) Пунктирную линию, проходящую через точки A и C — которую мы назовём оптической осью системы (если бы зеркало было бы установлено в телескоп, то именно осью «он бы и смотрел» на рассматривыемые объекты;
3) Лучи света, падающие на наше зеркало, отмеченные синим, фиолетовым, оранжевым и зелёным цветом;
4) Точки: A (центр кривизны поверхности зеркала), B (точка падения одного из лучей на поверхности зеркала), С (точка пересечения рассматриваемого луча, отражённого от зеркала, с оптичесческой осью), O (центр зеркала), F (о которой — чуть позже).
Так как же оно «работает»? Когда мы говорим от телескопе, то можем считать что от отдельных наблюдаемых точечных объектов лучи в его оптическую систему попадают уже параллельными — потому все они очень далеко. Возьмём, для примера, луч обозначенный синим цветом. Он падает на поверхность зеркала в некоторой точке B, отражается и идёт дальше, пересекая оптическую ось в некоторой точке C. Чтобы понять, что это за точка — построим сначала линию AB, соединяющую центр кривизны сферического зеркала и точку падения луча. Это — радиус кривизны R! А значит — он перпендикулярен поверхности, а так как, угол падения луча, равен углу отражения, то:
1) угол между падающим лучом и радиусом, равен углу ABC,
2) так как этот и другие лучи параллельны оптической оси то прямая, на которой лежит радиус AB — является секущей для параллельных, образуемых осью и лучами;
3) а уже из (1) и (2) следует, что углы, обозначенные красным — одинаковы и равны углу A, а треугольник ABC — равнобедренный. Также, как и прочие треугольники, которые будут образовываться другими подобным лучами, падающими на другие участки зеркала.
А так как ABC — равнобедренный треугольник, то R = AB = 2*AC*cos(A) и, соответственно: AC = R/(2*cos(A)). Удобнее, однако, работать с другим расстоянием — не от центра кривизны, а от поверхности зеркала до точки пересечения лучами оптической оси. Впрочем, она получается очень просто: OC = R — AC = R — R/(2*cos(A)) = R*(1 — 1/(2*cos(A)).
Легко видеть, что чем ближе к оптической оси падают лучи, чем меньше угол A, тем ближе это расстояние ровно к половине радиуса — когда угол A стремится к 0, то его косинус — стремится к 1, расстояние стремится к R*(1 — 1/2) = R/2, а точки C и F начинают почти совпадать. Именно это расстояние (R/2) и называют фокусным расстоянием сферического зеркала и именно поэтому буквой F обозначена точка посередине между точками A и O — центром кривизны зеркала и её поверхностью.
Конечно, как легко видно из этих простых выкладок (и что показано на рисунке) — лучи не собираются в точке F, но при создании зеркал, отношение между радиусом кривизны и диаметром зеркала выбирается с несколько раз больше, чем показанное на рисунке. В реальности оно соответствует примерно оранжевому лучу, из-за чего телескопы с вроде бы простым сферическим зеркалом, при при достаточно большом фокусном расстоянии, могут давать хорошое изображение. И, более того, именно поэтому Иссак Ньютон когда-то и смог сделать первый рефлектор, а сейчас астрономы любители могут делать зеркала и телескопы своими руками! (Мы, например, это делаем в известном среди астрономов-любителей Подвале ВАГО).
Оно все хорошо и классно, но все же поставьте рисунок перед выкладками, а то вообще ничего не понятно.
Насколько я понимаю, в самоделках зеркало условно сферическое только после грубой шлифофки и с помощью теневого теста дополировывается до параболического
Зептосекунда
Ядерные реакции в звёздах (те, которые породили атомы в вашем теле) происходят на протяжении зептосекунд.
В 1 секунде гораздо больше зептосекунд, чем было секунд после Большого взрыва.
Зептосекунда — это одна сектиллионная доля секунды (10^-21). Самая высокая точность определения времени когда-либо достигнутая.
Распределение химических элементов по планетам | Лекции по астрофизике – Сергей Попов | Научпоп
Как распределяются химические элементы по разным типам планет? Что на это влияет? Какой химический состав у Земли и других каменных планет, и каким он может быть у экзопланет? Рассказывает Сергей Попов, астрофизик, доктор физико-математических наук, профессор РАН, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга.
Как делают стекла для самых больших телескопов
Неподалеку от Москвы, чуть в стороне от небольшого городка Лыткарино, над подмосковным лесом возвышается массивная 72-метровая башня, на стене которой изображен символ, очень напоминающий знаменитое «Всевидящее око». Но, конечно же, мистика к этому не имеет никакого отношения — это логотип Лыткаринского завода оптического стекла.
Хотя и «Всевидящее око» было бы здесь весьма уместно: ведь именно на ЛЗОС, входящем сейчас в состав холдинга «Швабе», изготавливают зеркала для самых больших телескопов мира, с помощью которых человечество заглядывает на миллиарды световых лет в глубины нашей Вселенной. Впрочем, на ЛЗОС делают не только зеркала и не только для телескопов: ассортимент оптических материалов, элементов и приборов насчитывает не одну сотню позиций.
На этом огромном станке сейчас установлено для реставрации шестиметровое первое главное зеркало (вверху) российского телескопа БТА (на самом телескопе используется второе главное зеркало). С его поверхности было удалено 8 мм стекла, в результате чего зеркало массой 42 т «похудело» на 500 кг. После переполировки зеркало будет возвращено в обсерваторию в Нижнем Архызе.
Все начинается с горшка
Путь любого оптического элемента начинается со стекловаренного сосуда (горшка). Это большой керамический тигель объемом 500 либо 700 л, который предварительно высушивают и обжигают в специальной печи («каленнице») при температуре около 1000 °C. После такого обжига сосуд переносят в газовую горшковую печь, разогревают до определенной температуры, а затем загружают стеклобой (остатки стекла того же сорта от предыдущих варок). Это стекло расплавляется и растекается по стенкам горшка, обеспечивая дополнительную защиту при варке.
Затем в стекловаренный сосуд загружают шихту — порошкообразную смесь оксида кремния (кварцевого песка), оксида свинца, борной кислоты, оксида (или гидроксида) алюминия и других ингредиентов (точная рецептура зависит от сорта стекла), после чего начинается процесс варки, продолжающийся обычно несколько суток.
Температура варки для различных сортов стекла различна: флинты (стекла с высоким показателем преломления, содержащие оксиды свинца) низкотемпературные, они варятся при 1400 °C, а кроны (натриево-силикатные стекла с низким показателем преломления) требуют более высоких температур, достигающих 1570 °C.
В процессе варки расплавленное стекло непрерывно перемешивают с помощью специальной керамической мешалки, чтобы стекло получилось гомогенным по химическому составу.
После обжига внутренние стенки горшка «обмазывают» стеклобоем – остатками от предыдущих варок того же сорта стекла. Это обеспечивает дополнительную защиту стенок горшка от агрессивной среды во время варки. Горшок обычно используется многократно – в нем можно варить стекло того же состава до 12 раз. А вот при варке высокотемпературных стекол горшка хватает всего на один раз.
«Оптическое стекло должно содержать очень мало включений, буквально единицы на килограмм, — говорит начальник бюро стекловарения ЛЗОС Михаил Гулюкин. — Но при варке в стекломассе образуется множество пузырьков. Крупные пузыри всплывают, а вот мелкие нужно удалить. Для этого в конце варки на этапе так называемого осветления расплавленную стекломассу размешивают деревянной чуркой, вымоченной в воде, или, как делали это наши деды, сырой картофелиной.
Вода закипает, образуется много водяного пара и других газов, расплав бурлит, крупные пузыри поднимаются вверх, захватывая мелкие пузырьки и другие включения, — происходит, выражаясь техническим языком, процесс барботирования. Это бурление перемешивает расплав, помогая его гомогенизировать, то есть сделать однородным по составу и по температуре».
Когда процесс варки закончен, шаржирный кран вынимает горшок с расплавленным стеклом из печи и переносит его к месту литья в форму.
В процессе варки несколько раз берутся пробы стекломассы, которые контролируются на наличие включений. «Когда масса разогрета и светится, включения могут быть видны даже невооруженным глазом, — объясняет Михаил Гулюкин. — Но в любом случае после остывания образцы проверяют в лаборатории на специальном приборе — нефелометре, который измеряет рассеяние света на включениях в составе стекла». В процессе же самой варки в газовых горшковых печах автоматически контролируется более 20 параметров. Не менее строгий контроль и на других печах завода — с электрическим индукционным нагревом и небольших ванных.
Даже во время заполнения литейной формы важно не допускать неравномерного охлаждения различных областей, иначе в стекле появятся свили – оптические неоднородности, области с различными показателями преломления.
Когда варка заканчивается (на ЛЗОС говорят «закрывается»), к печи подъезжает шаржирный кран, предназначенный для загрузки и выгрузки горшков, и с помощью манипулятора вынимает горшок из печи. Горшок «отряхивают» от прилипшего к его дну песка (на подушке из которого он стоит в печи), а также удаляют «стяжку» — слегка остывшую верхнюю «корочку», в которой скапливается большинство включений, захваченных всплывающими пузырями. После этого расплавленное стекло выливают в форму.
Отжиг, то есть контролируемое охлаждение стеклянной отливки, – очень медленный процесс. Заготовки для крупных деталей, таких как зеркала из астроситалла диаметром 2–4 м, могут остывать в специальной печи по заданной программе на протяжении одного-двух лет.
«Включения не единственные дефекты оптического стекла, — говорит Михаил Гулюкин. — Если стекломассу плохо перемешать, то из-за неравномерности химического состава в стеклянной отливке образуются свили — области с другим показателем преломления. Оптические неоднородности в стекле могут возникнуть и по причине неравномерного охлаждения. Более того, при быстром охлаждении в стекле возникают значительные механические напряжения, которые могут просто разрушить стеклянную отливку».
Поэтому сразу после отлива форму с горячим полужидким стеклом помещают в специальную печь, где начинается грубый отжиг — так называется процесс очень медленного (буквально несколько градусов в сутки) контролируемого равномерного охлаждения отливки. Он занимает недели, порой месяцы, но затраты времени оправданны: при таком процессе внутренние напряжения минимизируются, так что по окончании отжига отливка остается целой (внутренние напряжения также влияют на оптическую однородность стекла).
Выборка с задней поверхности с помощью станка с ЧПУ, управляющего алмазной фрезой, позволяет облегчить деталь по сравнению со сплошной на 80%, превратив массив тяжелой стеклокерамики в ажурную, но жесткую конструкцию.
После грубого отжига производится контроль отливки на специальном приборе — поляриметре, позволяющем визуализировать картину внутренних напряжений в поляризованном свете. Из отливки выбирают область с наименьшим количеством дефектов, вырезают ее и приступают к финальной стадии термообработки, тонкому отжигу.
Эта операция занимает около месяца, ее задача — придать заготовке равновесную структуру, чтобы температурные колебания как можно меньше влияли на оптические свойства. Для некоторых оптических материалов (в частности, стекол для светофильтров) во время тонкого отжига проводится операция «наводки» — специальная термообработка для создания упорядоченных структур, придающих стеклу нужные спектральные характеристики.
Рабочая поверхность зеркала после полировки контролируется с помощью интерферометра. На основе полученной интерферограммы создается программа управления для станка с ЧПУ. Точность обработки зеркал может составлять порядка десятков нанометров.
При охлаждении крупных (более 50 см) заготовок для деталей астрономических инструментов грубый и тонкий отжиг обычно совмещают. Для зеркал телескопов оптическая однородность материала отходит на второй план по сравнению с термомеханическими свойствами. Чтобы температура меньше влияла на форму зеркал, их изготавливают не из стекла, а из астроситалла, прочного стеклокерамического материала с почти нулевым коэффициентом температурного расширения.
Часть зеркал, установленных на стендах в цехе финишной обработки, предназначены не для телескопов – это вспомогательные зеркала систем оптического контроля изготавливаемой оптики.
Но пока что мы имели дело только с блоком из оптического стекла или стеклокерамики. Чтобы превратить его в деталь оптического инструмента, нужно придать его рабочей поверхности нужную форму (для телескопов обычно вогнутую сферическую или асферическую). «Обработку крупных зеркал начинают с задней поверхности, — рассказывает инженер-конструктор конструкторско-технологического бюро НПК-95 (научно-производственного комплекса) крупногабаритной оптики ЛЗОС Николай Добриков. — Задача — получить не просто зеркало, а максимально легкое и максимально жесткое зеркало, поэтому мы на станках с ЧПУ с помощью алмазных фрез выбираем лишний материал с тыльной поверхности, создавая вместо сплошного массива ажурную жесткую несущую структуру. Сейчас таким способом мы можем облегчить зеркало на 80% по сравнению со сплошным». Заднюю поверхность шлифуют или полируют — иногда на нее крепят дополнительные датчики или оптические элементы, необходимые для юстировки.
Башня, возвышающаяся над территорией завода на семьдесят с лишним метров, построена вовсе не для красоты. Внутри сооружения расположена вакуумная камера высотой 72 м для измерения различных характеристик крупных длиннофокусных зеркал. Испытания в вакууме позволяют нивелировать влияние потоков воздуха и пыли и тем самым значительно повысить точность измерений.
Свет мой, зеркальце
Обработка поверхности начинается с придания ей первоначальной формы — вогнутой сферической или асферической — в виде небольших ступенек на станках с ЧПУ. Затем ступеньки сошлифовываются, рабочую поверхность постепенно выравнивают, переходя на более мелкий абразив, и полируют. «Отклонение от заданной поверхности для зеркала телескопа должно быть порядка десятков нанометров, — говорит Николай Добриков. — Поэтому после каждого этапа полировки точность обработки контролируется интерферометром, а полученная интерферограмма расшифровывается в карту поверхности, на основании которой составляется программа обработки для станка с ЧПУ».
Полировать зеркала можно не только механически. В соседнем цехе расположена установка ионно-лучевой обработки, которая полирует поверхность пучком ионов аргона и ксенона. А рядом — камера напыления покрытий, где на уже готовую плоскость зеркала с помощью магнетронного распыления в скрещенных электрических и магнитных полях наносят многослойные (сотни слоев толщиной порядка 2 нм каждый) покрытия, которые и будут отражать свет далеких звезд.
Я не только копирую репортажи, но и снимаю их сам. Все снятое выкладываю здесь и моём ютюб-канале — youtube.com/kaketosdelano. Чтобы смотреть и читать познавательные статьи и ролики можете подписаться тут или там, как вам удобно.
Нептун и его кольца от телескопа James Webb
Изображение Нептуна, сделанное камерой Уэбба в ближнем инфракрасном диапазоне (NIRCam) 12 июля 2022 года, впервые за более чем три десятилетия показывает настолько чёткие кольца планеты.
Наиболее заметными особенностями атмосферы Нептуна на этом изображении являются ряд ярких пятен в южном полушарии планеты, которые представляют собой высотные облака метанового льда.
Откуда берётся отражение?
Из лекции А.Чирцова:
Откуда берётся изображение девушки в зеркале когда она смотрится в зеркало? Это сложный вопрос. Нет, ну конечно лучи света отражаются, но мы же знаем, что никаких лучей света нет, это выдумка. А есть электромагнитные волны. Мы конечно будем рассматривать не пакет волн которые бегут от девушки во все стороны, а всего лишь одну плоскую монохроматическую волну.
И вот это зеркало. Представим себе, что бежит плоская монохроматическая волна. Я её нарисую по школьному в виде косинусоиды. Вот она дошла до зеркала. И что дальше? За зеркалом есть свет? Нет. Поэтому вроде бы волна должна на зеркале оборваться. Чушь. На зеркале волна оборваться не может. Потому что зеркало состоит из атомов, а атом состоит из ядра. А если мы увеличим ядро до такого размера (показывает примерно 2 см), то электрон надо будет нарисовать где-то в районе Невского проспекта. А между ними пусто. Поэтому зеркало это практически вакуум. И поэтому волна от девушки пройдёт сквозь зеркало как через вакуум. Это и есть вакуум.
Всё дело в том, что в зеркале есть слой металла, в котором могут бегать свободные электроны.И вот тогда под действием этого меняющегося поля электроны в каждой точке зеркала начинают бегать взад вперёд. И каждый электрон излучает вот это ломающееся поле которое мы рисовали и излучает электромагнитные волны вот так — в разные стороны. И все эти волны, которые излучают электроны сюда, складываются в волну, которая идёт точно в противофазе от падающей волны. И в результате по ту сторону зеркала мы наблюдаем темноту. Не из-за того что свет туда не прошёл, а из-за того что электроны сгенерировали ещё одну волну, которая полностью погасила исходную. За зеркалом распространяется больше света, чем падает на него. Только эти два излучения друг друга гасят. Из симметрии понятно, что электроны излучают не только сюда. И в обратную сторону. И бежит ещё одна волна симметричная этой, но в другую сторону. И вот теперь смотрите, здесь исходная и гасящая волны бегут в одну сторону и в сумме дают ноль. А здесь падающая бежит сюда. а эта бежит в другую сторону и нуля не получается. Так формируется отражённая волна.
Поэтому дорогие девушки, когда вы смотритесь в зеркало, знайте, что там находитесь вовсе не вы. Вы видите вторичные электромагнитные поля, которые генерируются электронами, которые раскачены отражённым от вас светом. Вы нужны только для того чтобы раскачать электроны.
Если убрать вас от зеркала за время меньшее чем 10 в минус десятой степени секунды, электроны ещё некоторое время будут качаться и ваше изображение будет жить в зеркале. А если вас убрать, а электроны как-нибудь заставить качаться как они качались при вас, то ваше изображение заморозится в зеркале. Такие технологии существуют. Это называется голография.
Кстати, свет не проходит сквозь кирпичную стенку только потому что электроны стенки раскачиваются и генерируют гасящую волну. Но в течение примерно 10 в минус 10 степени секунды электроны стенки не успевают раскачаться и поначалу свет проходит сквозь стенку. Другое дело, что лампочка разгорается медленно, она разгорается одну десятую секунды. Пока она разгорается стенки теряют прозрачность. Современные лазерные импульсы имеют фронт порядка 10 в минус 16 степени секунды, что примерно на 3-4 порядка меньше, чем время раскачивания атомов и поэтому короткие и сверхкороткие импульсы проходят сквозь стенку. Это хорошая идея лазерной томографии.
Логово паука
Отличное новое изображение JWST эмиссионной туманности Тарантул (NGC 2070), в галактике спутнице Млечного Пути — Большом Магеллановом Облаке.
Гигансткая туманность Тарантул (диаметр более 1000 световых лет), находящаяся на расстоянии 160 000 световых лет от Земли, содержит самую яркую из известных звёзд Вселенной, это звезда класса Вольфа-Раэ — R136a1, которая в 8,7 миллионов раз ярче Солнца и излучает энергии за 4 секунды, столько-же, сколько Солнце излучает за целый год.
Туманность является самой большой и самой жестокой областью звёздообразования во всей Местной Группе Галактик.
Огромные звёзды туманности являются мощными источниками излучения, которое выдувает из межзвёздного газа и пыли гигантские пузыри.
Яркость всей туманности Тарантул настолько велика, что если бы она находилась так близко к Земле, как туманность Орион, у нас бы появились вторые тени.
Телескоп «Джеймс Уэбб» впервые сфотографировал планету за пределами Солнечной системы
Планета HIP 65426b. Это газовый гигант массой в 6-12 раз больше Юпитера и возрастом 15-20 млн лет, т.е. относительно молодой. Земле, например, 4,5 млрд лет.
Ученые назвали эти снимки прорывом для всей астрономии. Хотя экзопланету HIP 65426b ранее уже фотографировал телескоп «Хаббл», ученым впервые удалось получить настолько четкие изображения объекта за пределами Солнечной системы.
Периоды обращения планет в относительном масштабе. Например Юпитер вращается в 2,4 раза быстрее Земли
Юпитер — щит планеты Земля
JunoCam, сентябрь 2019
Новая экзопланета — Проксима d
Была обнаружена третья планета, вращающаяся вокруг ближайшей к нашей Солнечной системе звезды Проксима Центавра. По оценкам, ее масса всего на 25% больше массы Земли, или примерно в два раза больше массы Марса. Эта планета, известная как Proxima d, является одной из самых легких экзопланет из когда-либо обнаруженных. С помощью Очень большого телескопа в Чили команда исследователей изучила, как звезда колеблется под действием гравитационного притяжения орбитальных планет. Этот метод известен как метод радиальных скоростей. По колебаниям звезды команда сделала вывод о высокой вероятности присутствия третьей планеты в системе. Обращаясь вокруг звезды-хозяина на расстоянии, в 0,029 раза превышающем расстояние между Землей и Солнцем, Проксима d находится в обитаемой зоне Проксимы Центавра — области вокруг звезды, в которой вода может оставаться в жидком состоянии.
Очки Оптимус Прайм
Пришла в заказ такая прелесть:
Очки, как очки, не обращайте внимания
А теперь шпагат
Даже не знаю на что похоже
Теперь я не очки, я W на. й
Всем хорошего зрения.
Ответ на пост «Очки -16»
Вспомнил вдруг, как в начале двухтысячных решил жирануть, и в новую оправу вставить упоительно дорогие супертонкие линзы, зрение -4 на оба глаза, разница в весе очков была заметная. Но через пару недель заметил маленький недостаток, эти линзы разлагали свет на спектральные составляющие. Слева синие контуры у объектов, справа красные, и наоборот. Заметно становилось на краях поля зрения, когда глазами двигаешь. Даже тошнить начинало как от морской болезни. Выручил меня случай, пришел к брату на день рожденья, его сын стукнул меня по башке подушкой, очки упали на стол плашмя, и оба стекла разбились!!
Я так радовался, что пацан охренел, думал ругаться буду )
Очки -16
Попал сегодня ко мне заказ на изготовление очков: правый глаз — 0, левый -16.
Материал 1.74 с покрытием HMC, асферика соответственно. Не удачный подбор оправы для таких диоптрий, оправа из-за толщины линзы попросту не будет закрываться. Но мы что нибудь придумаем.
При обработке вонь стоит просто невообразимая, (запах полезного пластика с чесночком или чесночок) так оптики называют высокоиндексные линзы. Решать проблему закрытия оправы пришлось расчетами и замерами.
Всем хорошего зрения, берегите себя.
Грани хорошего зрения 3. Торможение миопии в детстве, существующие способы
Наконец-то нашлось время, чтобы написать пост про профилактику роста миопии у детей. К тому же, прошли первое сентября и день учителя, так что у родителей появилось время это всё прочитать)
Прежде всего, напомню, что я уже писал, что такое миопия вообще, когда и как её выявляют, в какой период жизни она активно растёт. В начале поста я вкратце об этом напомню.
Но прежде чем начать, по просьбе @LexLiven опишу процесс проверки зрения, в первом приближении.
Проверка зрения у взрослого и у ребёнка несколько отличается. И дело тут в том, что системы глаза у ребёнка ещё не полностью сформировались, а потому работают не всегда правильно. По пунктам:
1) Только детям*. Закапывают в глаз капли для снятия напряжения мышц, расширения зрачка. Процесс называется циклоплегия — медикаментозное выключение аккомодационной мышцы для исследования рефракции. Нужен т.к. часто миопия у детей вызвана ПИНА**.
2) Объективная проверка. Проводят аппаратное объективное исследование, применяется аппарат — автоматический рефрактометр кератометр, сокращённо автореф. Этот прибор позволяет оценить преломление света в структурах глаза, измерить кривизну роговицы. В процессе исследования прибор запускает пучок лучей в глаз и, по вернувшимся лучам, определяет рефракцию (оптическую силу глаза). Согласно полученной распечатке, врач получает представление о том, с чего начинать подбор коррекции, какое положение осей при астигматизме. Важно помнить, что эти данные НЕ РЕЦЕПТ и иногда могут значительно отличаться от значений нужной коррекции.
3) Субъективная проверка. В пробную оправу ставят стёкла с необходимой оптикой, отталкиваясь от распечатки с авторефа. Подбирают такие значения, при которых острота зрения максимальная, но при этом пациент не испытывает дискомфорта при длительном ношении. Одна из причин проверять зрение в оптиках – наличие времени на то, чтобы походить в пробных очках, оценить комфорт.
*-связано с тем, что из-за несовершенства аккомодационного аппарата у детей часто поверх собственной миопии может быть наведённая, когда мышцы глаза постоянно слегка напряжены, что без расширения зрачка даст больший минус.
**—ПИНА (привычно избыточное напряжение аккомодации глаз) – то самое состояние детского глаза, стабильный гипертонус цилиарной мышцы, развивающийся вследствие постоянной зрительной работы на чрезмерно близком расстоянии.
Итак, миопию у детей обычно выявляют в начальной школе. Согласно российским исследованиям, среди детей в возрасте 5-7 лет, с миопией, в среднем, 2% от общего числа детей. Причём в подавляющем большинстве это миопия слабой степени – до -3,0. А к возрасту 8-12 лет, при выявлении миопии уже у 20% учеников школ, количество детей с миопией средней степени (-3,25…-6,0) становится практически таким же, как и с миопией слабой степени. Соответственно, миопия прогрессирует с возрастом, по крайней мере до того момента, когда организм перестаёт расти.
В группе риска находятся дети у которых:
— отягощённая наследственность (родители миопы);
— дети с псевдомиопией (ПИНА);
— дети, рано обучающиеся чтению и письму;
— если рефракция меньше +0,75 в возрасте до 6 лет;
— осевая длина глаза больше 23,5 при рефракции глаза меньше +1,0;
— эзофория больше 4 призменных диоптрий (косоглазие к носу);
На сегодняшний день, нет однозначного мнения, почему у некоторых детей глаз растёт как надо, а у других продолжает расти дальше, вызываю миопию. Принятая теория утверждает, что за регулировку роста глаза отвечает периферия сетчатки, поэтому предлагается воздействовать на эту зону для принудительного торможения роста глаза.
Какие же методы лечения существуют на сегодняшний день? Разберёмся поподробнее.
1) Медикаментозное лечение.
В этом случае применяются препараты, такие как Мидримакс и Ирифрин. Назначается курсовое применение, обычно 2 раза в год. В то же время, по опросу родителей и врачей офтальмологов наиболее удовлетворены результатами те, кто проходил этот курс 4 раза в год, затем те, кто проходил курс 2 раза в год.
Суть этих препаратов – снять спазм мышц глаза, избавится от ПИНА, тем самым, снизить риск развития миопии.
Ещё одним из медикаментозных препаратов для замедления прогрессирования миопии является Атропин. Исследования ATOM (2006), ATOM 1 (2012), ATOM 2 (2016), LAMP (2018) подтверждают стабилизирующий эффект атропина на течение прогрессирующей миопии.
Недостатки:
— механизм действия атропина на рост глаза до конца не изучен;
— нет однозначного мнения об эффективной и безопасной дозировке;
— открыт вопрос о системном действии препарата и его побочных эффектах;
— отсутствует в медицинских рекомендациях.
2) Аппаратные и функциональные методы.
Аппаратное лечение распространено на территории бывшего союза. Многие наши иностранные коллеги очень удивляются аппаратным комнатам, которых довольно много в России. В то же время, для борьбы с прогрессирующей миопией аппараты имеют эффективность на уровне Мидримакса и Ирифрина. Тоже расслабляют мышцы глаза. Помимо этого тренируют мышцы, улучшают работу аккомодационного аппарата. Но в борьбе с косоглазием или амблиопией (когда глаз просто не умеет видеть хорошо, бывает если ребёнок давно нуждается в коррекции но не получает её) имеют гораздо большую эффективность, чем в борьбе с миопией.
3) Хирургическое лечение.
Это операции, например, склеропластика. Назначаются, когда рост глаза идёт очень высокими темпами и другие методы не помогают. Если коротко, залезают за глаз и укрепляют заднюю часть склеры, чтобы глаз больше не рос.
4) Оптическая коррекция.
Тут я остановлюсь поподробнее. Идея, как я уже писал, в воздействии на периферию сетчатки при сохранении чёткого изображения в центре. Все методы, которые я дальше опишу, преследуют цель исправить дефект зрения, т.е. добиться четкого зрения, при этом, сформировать изображение на периферии сетчатки таким образом, чтобы оно было, как бы, внутри глаза.
Дело в том, что у новорожденных глаз практически шарик, поэтому изображение формирует ЗА сетчаткой. Та самая обратная связь, которая описана в работах специалистов, например «Smith, E. L. Effect of foveal ablation on emmetropization and form-deprivation myopia / E. L. Smith, R. Ramkutar et al. // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. — 2007. — Vol. 48, № 9. — P. 3914-3922», срабатывает следующим образом: раз изображение ЗА сетчаткой, подаём команду глазу расти. Когда глаз достигает необходимого размера, снова срабатывает этот механизм, отменяя команду расти. Но, иногда этот механизм не срабатывает, и глаз продолжает расти дальше. Это является самой распространённой причиной прогрессирования миопии у детей.
Оптические методы, как я уже говорил, переносят изображение на периферии внутрь глаза, заставляя сработать механизм регулирования роста глаза.
Очковые линзы.
Сейчас на рынке можно найти несколько типов линз разных производителей.
— Перифокалы. Это уже «прошлый век», проблема в том, что зоны перемещающие изображение внутрь глаза, расположены на краях линзы. Соответственно взгляд в сторону постоянно изменяет положение изображения.
— Линзы Stellest™ . В этих линзах имеются кольцевые зоны с, как бы, маленькими плюсовыми линзами. За счёт этого, воздействие на периферию глаза остаётся почти неизменным при взгляде в сторону. Хотя на мой взгляд, всё-таки в таких линзах лучше смотреть именно вперёд.
— Линзы MiyoSmart. В этих линзах зона воздействия состоит из множества маленьких линз. На сегодняшний день такая конструкция, на мой взгляд, наиболее оптимальна для очковой линзы для контроля роста глаза.
Контактные линзы.
Ортокератология. Поподробнее о методе, в можете почитать мой пост: Грани хорошего зрения 2
Если кратко, то ночные линзы были изначально применены для взрослых с целью коррекции миопии. При их применении, было замечено, что у детей замедляется рост глаза. С развитием технологий конструирования и точения линзы появилась возможность просчитать точно возвратную зону и придать эпителию, который был перераспределён из центра роговицы, необходимую форму и оптическую силу. Теперь можно создать контролируемую форму роговицы, обладающую необходимыми характеристиками – в центре, коррекция зрения, на периферии миопический дефокус – изображение внутри глаза.
Жёсткие линзы пока не очень распространены в России и вызывают отторжение многих врачей офтальмологов. Негативное отношение сформировалось из-за того, что пациенты, не соблюдающие правила ношения доводят свои глаза до разных заболеваний, а лечиться идут в государственные клиники. По моим ощущениям, противники ортокератологии в основном врачи из гос. клиник. Именно для таких «противников» мы разработали и запатентовали (патент № 2657854) мягкие линзы для контроля миопии.
Мягкие линзы. Принцип работы наших мягких линз тот же, что и у других оптических методов борьбы с ростом глаза. Но мягкая линза не воздействует на роговицу, как жёсткая. Она выпускается со сроком ношения месяц. Имеет на передней поверхности центральную зону, которая корригирует зрение, и кольцо, которое создаёт необходимое воздействие на периферию сетчатки.
Были проведены медицинские исследования данных линз и вот некоторые результаты:
• Через 12 месяцев ношения наблюдается наличие стабилизирующего эффекта в отношении прогрессирования миопии в основных группах с миопией слабой и средней степени отмечено в 72 и 73,5% случаев, а через 24 месяца – в 54 и 79,5% случаев, соответственно.
• Отмечено статистически значимое замедление роста глаза на 87-88% при применении бифокальных МКЛ.
• Достоверное изменение амплитуды и запасов относительной аккомодации в сторону увеличения наблюдали во всех группах.
Какой бы метод профилактики прогрессирования миопии вы ни выбрали, важно следовать рекомендациям врача и не забрасывать лечение. Помните, контроль прогрессирования миопии на 1 D снижает риск развития миопической макулопатии на 40%, риск открытоугольной глаукомы на 20%.
Другими словами, чем больше вырастет минус, тем больше проблем с глазами будет с возрастом.
У нас на сайте есть калькулятор миопии у детей, который может спрогнозировать рост миопии. Калькулятор
A. Сферические зеркала
Сферическое зеркало представляет собой сферический сегмент, зеркально отражающий свет.
Сферические зеркала бывают вогнутые (рис. 16.13, а) — у них отражающее покрытие нанесено на внутреннюю поверхность, и выпуклые (рис. 16.13, б) — у них отражающее покрытие нанесено на внешнюю поверхность.
Геометрический центр О сферической поверхности зеркала радиусом R называется центром зеркала, а точка Р, являющаяся вершиной сферического сегмента — полюсом зеркала. Любая прямая (например, ОМ и ОР), проходящая через центр О зеркала, называется оптической осью. Оптическая ось ОР, проходящая через полюс зеркала, называется главной оптической осью, все остальные оси — побочными оптическими осями. Ясно, что любая оптическая ось в точке пересечения с поверхностью зеркала является нормалью к последней (любой радиус перпендикулярен к касательной к поверхности сферы). Точка F на главной оптической оси, через которую проходят после отражения от зеркала лучи (или их продолжения), падающие на зеркало параллельно главной оптической оси, называется фокусом зеркала. У вогнутого зеркала фокус действительный, у выпуклого зеркала фокус мнимый. Расстояние от фокуса сферического зеркала до его полюса PF называется фокусным расстоянием. Его принято обозначать также буквой F. Плоскость KL, проходящая через фокус перпендикулярно к главной оптической оси, называется фокальной плоскостью. В фокальной плоскости пересекаются после отражения от зеркала лучи (или их продолжения), падающие на зеркало параллельно какой-либо побочной оптической оси.
Определим положение фокуса сферического зеркала. Пусть на зеркало (рис. 16.14) падает луч NM, параллельный главной оптической оси. Отраженный от зеркала луч MF пройдет через фокус F. Луч NM составляет с радиусом ОМ угол \(
\alpha\). Угол отражения \(
\ang MOF=\alpha\) как накрест лежащие при параллельных прямых MN и РО и секущей МО. Следовательно, \(
\Delta MOF\) — равнобедренный (FO = MF). Угол MFE = 2\(
\alpha\) (угол внешний по отношению к \(
Будем рассматривать только так называемые параксиальные пучки, т.е. узкие пучки, составляющие с оптической осью зеркала очень малые углы (в широком пучке три луча, образующие значительные углы друг с другом, не пересекаются в одной точке). Тогда \( PE \ll R, EF \approx PF\) и \(tg \alpha \approx \sin \alpha = \alpha \).
\Delta MOC\) \( \sin \alpha = \frac
\Delta MEF\) \( tg 2 \alpha = \frac
Отсюда \(2 \frac
Аналогично можно доказать, что фокус выпуклого сферического зеркала лежит на главной оптической оси за зеркалом и удален от полюса зеркала на расстояние, равное половине радиуса зеркала. Фокусное расстояние выпуклого зеркала принято считать отрицательным (так как увыпуклого зеркала фокус мнимый), т.е. у выпуклого зеркала \(F=-\frac
Формула сферического зеркала. Пусть точечный источник света S (рис. 16.15) расположен на главной оптической оси зеркала на расстоянии SP = d. Угол падения луча SM на поверхность зеркала \(
\ang SMO = \alpha\). Отраженный луч пересекает главную оптическую ось в точке S’. Угол отражения \( \ang OMS’ = \alpha\) (по закону отражения). Обозначим угол наклона падающего луча к главной оптической оси \(\ang MSO = \varphi\), угол наклона отраженного луча \(\ang MS’P = \gamma\), угол наклона радиуса \(\ang MOP = \beta,\) расстояние от точки М до главной оптической оси через ME = h.
\beta\) — внешний по отношению к \(\Delta OMS\). Поэтому \(\beta = \alpha + \varphi\).
\gamma\) — внешний по отношению к \(\Delta S’OM\). Поэтому \(
\gamma = \alpha + \beta\).
Из этих равенств получаем
Из \(\Delta S’EM\) находим \( tg \gamma= \frac
Из \(\Delta SEM\) имеем \(tg \varphi= \frac
Так как мы рассматриваем только параксиальные лучи, то тангенсы углов можно заменить значениями самих углов в радианах.
Следовательно, \(\gamma = \frac
Это выражение называют формулой сферического зеркала. Формулу (16 2) можно применять и для выпуклых сферических зеркал, если использовать правило знаков: считать знаки величин d, f, R и F положительными, если эти расстояния измерены от полюса зеркала в ту сторону, откуда на зеркало падает свет от предмета, и отрицательными, если они отсчитаны от полюса за зеркало. Для выпуклых зеркал d>0, a R<0, F<0. Если изображение мнимое, то f<0.
Так как в формулу (16.1) не входят значения h и угла \(\varphi\), то это означает, что любой луч, выходящий из S, пройдет через точку S’. Следовательно, точка S’ является изображением точки S.
Литература
Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 461-464.