Först spegellagen. Den reflekterade strålen ligger i samma plan som den infallande strålan och spegelytans normal. Reflektionsvinkeln är lika med infallsvinkeln. Det kan man se på olika sätt:
1) Tidssymmetri, inom optik strålgångens omvändbarhet;
2) Fermats princip (snabbaste väg, kortaste tid);
3) Huyghens princip (eller mer sofistikerade varianter av vågoptik)
Principen med snabbaste väg kan man utveckla via geometri (som ovan enligt Heron av Alexandria, och som i Hewitt) eller med hjälp av analys. Summan av AX + XB är minimal när dess derivata med hänseende på x är lika med noll. Uppgift: visa att detta leder till reflektionslagen.
Här en skiss på reflektion enligt Huyghens princip:
En stråle (blå pil) med plan vågfront kommer in från vänster. Punkter på spegelns yta börjar stråla, och ger upphov till en ny vågfront som lämnar till höger med samma vinkel som infallsvinkeln.
De reflekterade strålarna från en plan spegel verkar komma från en gemensam punkt bakom spegeln:
Det är en virtuell bild. Man kan inte projicera det på en skärm.
Det är annorlunda med en parallell stråle som faller in på en hålspegel:
Endast när infallsvinklarna är små går de reflekterade strålarna genom ett reellt fokus. Avvikelserna for större vinklar kallas sfärisk aberration. Någon aberration finns inte för parabeliska ytor när strålarna är parallela med den optiska axeln.
Hur man konstruerar en bild av ett föremål (konvex spegel):
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar