Zrcala

Ravno zrcalo

Zrcala su glatke površine na kojima se svjetlost u potpunosti reflektira. Pri refleksiji na ravnom zrcalu vrijedi zakon refleksije. On nam govori da je kut pod kojim se svjetlost reflektira jednak upadnom kutu u odnosu na okomicu zrcala.

Slika koju daje ravno zrcalo nastaje "u zrcalu". Reflektirane zrake svjetlosti ne prolaze kroz zrcalo, ali slika nastaje s druge strane pa za nju kažemo da je virtualna. Osim toga, slika je jednake veličine i uspravna. Slika u ravnom zrcalu općenito je simetrična predmetu, a os simetrije je samo zrcalo.

Sferna zrcala

Sferno zrcalo je zakrivljena glatka površina (dio sfere) koji reflektira svjetlost. Ovisno o tome reflektira li svjetlost unutarnji ili vanjski dio toga zrcala razlikujemo konkavno (udubljeno) i konveksno (ispupčeno) zrcalo.

Središte zrcala nazivamo tjeme i označavamo s \(T\). Centar zakrivljenosti je središte iz kojega je nastala zakrivljena ploha (zrcalo) i označavamo ga s \(C\). Na pola udaljenosti između tjemena i centra zakrivljenosti nalazi se fokus ili žarište zrcala \(F\). Sve se ove točke nalaze na istoj vodoravnoj imaginarnoj liniji koju zovemo optička os.

Jednadžba zrcala i povećanje

Kada promatramo sliku koja nastaje refleksijom na određenom zrcalu uspoređivat ćemo udaljenosti predmeta i slike od tjemena zrcala, njihove visine i udaljenost žarišta od tjemena. Udaljenost predmeta od zrcala označavmo s \(a\), slika je od zrcala udaljena \(b\), a udaljenost žarišta zovemo žarišna daljina i označavamo ju s \(f\). Visinu predmeta označavamo s \(y\), a visinu slike s \(y'\). Centar zakrivljenosti je od tjemena udaljen za polumjer zakrivljenosti \(R\) i vrijedi:

Jednadžbu kojom povezujemo karakteristične udaljenosti zovemo jednadžba zrcala:

Povećanje zrcala \(m\) govori nam koliko je puta visina slike veća ili manja od visine predmeta te je li slika okrenuta kao i predmet ili obrnuto. Što je nešto dalje od zrcala to je veće, tj. ono što je bliže tjemenu zrcala ima manju visinu:

Vrste slike

Slika koja nastaje može biti: realna ILI virtualna, uspravna ILI obrnuta, uvećana ILI umanjena. Realna slika kod zrcala nastaje na sjecištu reflektiranih zraka. Ukoliko se reflektirane zrake nigdje ne sijeku nastaje virtualna slika na sjecištu produžetaka reflektiranih zraka. Realna slika nastaje s iste strane kao i predmet, a virtualna "u zrcalu". Uspravna slika znači da je strelica kojom ju označavamo okrenuta u istome smjeru kao i predmet, a obrnuta je slika okrenuta "naopako". Uspravnu sliku opisujemo pozitivnim predznakom njene visine, a obrnutu negativnim. Ako je veličina strelice koja predstavlja sliku manja od one kojom smo označili predmet tada je nastala slika umanjena. U suprotnom nastala je uvećana slika.

Konkavno zrcalo

Konkavno ili udubljeno zrcalo reflektira svjetlost svojim unutarnjim dijelom. Sve zrake svjetlosti koje upadaju na konkavno zrcalo odbijaju se "prema unutra". Konkavno zrcalo ima realan fokus, tj. predznak njegove žarišne daljine uvijek je +.

Pri određivanju slike koja nastaje refleksijom svjetlosti na konkavnom zrcalu, crtamo i koristimo 4 karakteristične zrake:

1. Zraka svjetlosti koja dolazi paralelno optičkoj osi reflektira se kroz fokus zrcala.
2. Zraka koja upada na tjeme zrcala reflektira se pod istim kutom u odnosu na optičku os.
3. Zraka koja prolazi centrom zakrivljenosti reflektira se u istom smjeru.
4. Zraka koja prolazi fokusom reflektira se paralelno optičkoj osi.

Pri crtanju slike koja nastaje u bilo kojem sustavu zrcala dovoljno je točno nacrtati dvije zrake.

Slike u konkavnom zrcalu

Slika koja nastaje kada je udaljenost predmeta od tjemena zrcala veća od polumjera zakrivljenosti (\(a > R\)) bit će umanjena, obrnuta i realna (\(b >0 \)).

U slučaju kada se predmet nalazi u centru zakrivljenosti, nastaje slika jednake veličine kao predmet (\(y = -y'\)) i jednako udaljena od tjemena zrcala kao i predmet (\(a = b = R\)). Ta je slika obrnuta i realna.

Ako se predmet nalazi između centra zakrivljenosti \(C\) i fokusa \(F\) (\(f < a < R\)), nastaje uvećana, obrnuta i realna slika.

Kada predmet postavimo u fokus zrcala karakteristične zrake se ne sijeku i slika nastaje u beskonačnosti (\(b = \infty \)).

Ako predmet postavimo između fokusa i tjemena zrcala, slika koja nastaje uvećana je, uspravna i nalazi se na sjecištu produžetaka karakterističnih zraka. To znači da je ta slika i virutalna (\(b <0\)).

Konveksno zrcalo

Konveksno ili ispupčeno zrcalo reflektira svjetlost svojim vanjskim dijelom. Sve zrake svjetlosti koje upadaju na konkavno zrcalo odbijaju se "prema van". Konkavno zrcalo ima virtualan fokus (unutar zrcala), tj. predznak njegove žarišne daljine uvijek je -.

Neovisno o udaljenosti predmeta od konveksnog zrcala slika koja nastaje uvijek će biti uspravna, umanjena i virtualna.