凹面鏡と凸面鏡による画像形成

鏡の紹介

光学の研究では、鏡は光を反射することによって画像を形成する表面です。主に2つのタイプの球面鏡があります：凹面鏡と凸面鏡です。

凹面鏡

凹面鏡の形状は球の内側の表面の一部のようなものです。光を一点に集中させるため、収束鏡とも呼ばれます。

主焦点

凹面鏡の主焦点は、鏡から反射した後に平行な光線が交わる点です。これは鏡の前に位置します。

焦点距離と曲率半径

焦点距離 (f) は鏡の表面から主焦点までの距離です。曲率半径 (R) は、曲率中心から鏡の表面までの距離です。

凹面鏡の場合、関係は次のように与えられます：

        F = R / 2
    

凹面鏡の光線図

光線図は、凹面鏡による画像形成の理解を助けます。光線図を描く手順は次のとおりです：

例1: 曲率中心より遠い物体

曲率中心の外に物体を配置します。形成される画像は実際には、上下逆で縮小されます。

凸面鏡

凸面鏡の形状は球の外側の表面の一部のようなものです。光線を広げるため、発散鏡とも呼ばれます。

主焦点

凸面鏡の主焦点は、反射光が分散するように見える点です。

画像の属性

凸面鏡によって形成される画像は常に仮想で直立し、実物より小さいです。

凸面鏡の光線図

凸面鏡の光線図を描く手順に従ってください：

例2: 鏡の前に置かれた物体

凸面鏡の前に物体を置くと、仮想画像が形成され、鏡の後ろで縮小されて直立します。

鏡の公式と倍率

鏡の公式を使用して画像の位置とサイズを計算します：

        1/F = 1/V + 1/U
    

ここで、 f は焦点距離、v は鏡から画像までの距離、u は物体の距離です。

鏡の倍率 (m) は次のように与えられます：

        m = -v/u
    

倍率の負の符号は反転を示し、正の符号は直接の性質を示します。

凹面鏡と凸面鏡の実用用途

凹面鏡は、大きく表示される性質から望遠鏡、反射型ヘッドライト、ひげ剃り用鏡などでよく使用されます。凸面鏡は、幅広い視野を提供するため、車の側面ミラーや店舗の安全ミラーに使用されます。

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