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Vistas: 434 Autor: Sitio Editor Publicar Tiempo: 2025-06-06 Origen: Sitio
Los espejos esféricos son espejos con superficies curvas. Son partes de una esfera. Hay dos tipos principales. Uno son los espejos cóncavos. Sus superficies reflectantes enfrentan el centro de la esfera. El otro son los espejos convexos. Sus superficies reflectantes son hacia afuera.
Los espejos esféricos son muy útiles en muchos campos. En óptica, ayudan a formar imágenes y control de la luz. En las imágenes, se usan en cámaras y microscopios para obtener imágenes claras. En la industria, están en faros de automóviles y cocinas solares. Ayudan a ahorrar energía y mejorar la seguridad.
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Banda: la óptica es realmente buena para hacer componentes ópticos personalizados. Tienen tecnología avanzada y trabajadores calificados. Pueden hacer espejos esféricos con alta precisión. Pueden satisfacer las diferentes necesidades de los clientes. Ya sea que necesite un solo espejo o un gran pedido, pueden hacerlo bien.
Los espejos esféricos tienen superficies curvas. Son partes de una esfera. Hay dos tipos principales. Uno son los espejos cóncavos. Las superficies reflectantes se enfrentan hacia adentro. El otro son los espejos convexos. Sus superficies reflectantes se enfrentan hacia afuera.
Los espejos cóncavos pueden enfocar la luz. Hacen que los rayos de luz paralelos se encuentren en un punto. Los espejos convexos extienden la luz. Hacen que los rayos de luz paralelos parezcan provenir de un punto.
La esfera de terminología y definiciones clave
es un objeto redondo. Cada punto en su superficie es equidistante desde el centro.
La curvatura es el grado en que algo se curva.
El radio de curvatura ® es la distancia desde la superficie del espejo hasta el centro de la esfera.
El punto focal (f) es donde se encuentran los rayos de luz paralelos después de reflexionarse desde un espejo cóncavo.
La distancia focal (f) es la distancia desde el espejo hasta el punto focal.
El eje principal es una línea imaginaria a través del centro de la curvatura y el polo del espejo.
El vértice (polo) es el punto central de la superficie del espejo.
Centro de curvatura © es el centro de la esfera del cual el espejo forma parte.
Cómo la geometría del espejo esférico afecta el comportamiento de la luz
La forma de los espejos esféricos determina cómo se comporta la luz.
Los espejos cóncavos enfocan los rayos paralelos entrantes a un punto focal.
Los espejos convexos hacen que los rayos salientes parecen provenir de un punto focal.
La curvatura y la distancia focal deciden la capacidad de control del espejo.
El signo de longitud focal de signo positivo versus negativo
difiere para los espejos cóncavos y convexos.
Para los espejos cóncavos, la distancia focal (F) es positiva.
Para los espejos convexos, la distancia focal (F) es negativa.
La distancia del objeto (U) y la distancia de imagen (v) también tienen reglas de signo.
La distancia del objeto (u) suele ser negativa, ya que el objeto está frente al espejo.
La distancia de imagen (V) es positiva para imágenes reales y negativa para imágenes virtuales.
El aumento (m) y
el aumento de la orientación de la imagen (M) es la relación de altura de la imagen a la altura del objeto.
Se puede calcular usando la fórmula M = V / U.
El aumento también cuenta sobre la orientación de la imagen.
Si M es positivo, la imagen es vertical en relación con el objeto.
Si M es negativo, la imagen está invertida.
Las imágenes reales generalmente están invertidas, mientras que las imágenes virtuales son rectas.
La ecuación del espejo es 1/F = 1/U + 1/V. Veamos cómo viene.
Imagina un objeto y su imagen. Las distancias son la distancia del objeto (U) y la distancia de imagen (V). La distancia focal es f.
Podemos derivar la ecuación usando geometría y comportamiento de rayos de luz.
Casos especiales: cuando el objeto está muy lejos (en el infinito), la imagen se forma en el punto focal. Entonces, si el objeto está en el infinito, la distancia de la imagen V es igual a la distancia focal f.
Ejemplos prácticos:
Ejemplo 1: Un espejo cóncavo tiene una distancia focal de 10 cm. Un objeto está a 30 cm de distancia. ¿Cuál es la distancia de la imagen?
Usando 1/F = 1/U + 1/V,
1/10 = 1/30 + 1/V.
Resolviendo esto, obtenemos V = 15 cm.
La fórmula de aumento es M = Hᵢ / Hₒ = V / U.
Hᵢ es la altura de la imagen. Hₒ es la altura del objeto.
Cuenta qué tan grande o pequeña es la imagen en comparación con el objeto.
Si | m | es más grande que 1, la imagen se amplía. Si | m | es menos de 1, la imagen se reduce.
El signo de M muestra la orientación de la imagen. M positivo significa vertical. m negativo significa invertido.
Problemas de muestra:
Muestra de espejo cóncavo:
un espejo cóncavo tiene U = 20 cm, F = 10 cm.
Encontrar m.
Primero, use la ecuación de espejo para encontrar v. 1/10 = 1/20 + 1/v → V = 20 cm.
Entonces M = V / U = 20/20 = 1. Entonces la imagen es el mismo tamaño e invertida.
Muestra de espejo convexo:
un espejo convexo tiene U = 30 cm, F = -15 cm.
Encontrar m.
Usando la ecuación de espejo: 1/( -15) = 1/30 + 1/v → V = -10 cm.
Entonces M = -10/30 = -1/3. La imagen es 缩小 y vertical.
Regla 1: Los rayos paralelos al eje principal se reflejan a través del foco.
Regla 2: Los rayos a través del enfoque reflejan paralelo al eje principal.
Regla 3: Los rayos a través del centro de la curvatura se reflejan en sí mismos.
Regla 4: Los rayos a través del vértice reflejan simétricamente sobre el eje principal.
Aquí le mostramos cómo usarlos para dibujar diagramas de rayos:
para espejos cóncavos:
Dibuje un rayo incidente paralelo al eje principal. Reflejarlo a través de F.
Dibuja un rayo a través de F. Refleje paralelo al eje principal.
Donde se encuentran es el punto de imagen.
Para espejos convexos:
Dibuja un rayo paralelo al eje principal. Refleje como si viniera de F.
Dibuje un rayo que vaya hacia F. Refleje paralelo al eje principal.
La intersección da el punto de imagen virtual.
Diagramas ilustrativas y animaciones interactivas:
los videos pueden mostrar cómo se comportan los rayos. Un video podría mostrar el trazado de rayos para espejos cóncavos con objetos en diferentes posiciones.
Otro podría mostrar espejos convexos y formación de imágenes virtuales.
Estos visuales ayudan a facilitar la comprensión.
Los espejos cóncavos son espejos convergentes. Se curvan hacia adentro. Pueden enfocar los rayos de luz. Esto los hace útiles para muchas aplicaciones.
Cómo los espejos cóncavos convergen la luz: reflejan la luz hacia adentro. Hacen que los rayos de luz paralelos se encuentren en un punto. Este punto es el punto focal.
Objeto más allá de C → Imagen real, invertida y reducida.
Objeto en C → Imagen real, invertida, del mismo tamaño.
Objeto entre C y F → Imagen real, invertida e ampliada.
Objeto en F → Imagen en Infinity.
Objeto entre F y P → Imagen virtual, vertical y ampliada.
| Posición de objeto | Tipo de imagen | Orientación de imagen | Tamaño de imagen |
|---|---|---|---|
| Más allá de C | Real | Invertido | Reducido |
| A C | Real | Invertido | Del mismo tamaño |
| Entre C y F | Real | Invertido | Engrandecido |
| A F | En el infinito | - | - |
| Entre F y P | Virtual | Vertical | Engrandecido |
Los telescopios usan espejos cóncavos como espejos primarios. Recogen y enfocan la luz de los objetos distantes.
Los faros y las linternas los usan como reflectores. Se centran en la luz en un rayo fuerte.
Los espejos de maquillaje y los reflectores cosméticos los usan. Proporcionan imágenes ampliadas para un trabajo detallado.
Los espejos convexos son espejos divergentes. Se curvan hacia afuera. Se separan los rayos de luz. Esto los hace útiles para diferentes propósitos.
Cómo los reflejos convexos divergen la luz: reflejan la luz hacia afuera. Hacen que los rayos de luz paralelos parezcan provenir de un punto detrás del espejo.
Para todas las distancias del objeto, los reflejos convexos forman imágenes virtuales. Las imágenes son verticales y reducidas en tamaño. El enfoque aparente está detrás del espejo. Es un punto focal virtual.
| Posición de objeto | Tipo de imagen | Orientación de imagen | Tamaño de imagen |
|---|---|---|---|
| Todas las posiciones | Virtual | Vertical | Reducido |
Vista retrovisora y lateral del vehículo: los espejos de vista usan espejos convexos. Proporcionan un amplio campo de visión. Ayudan a los conductores a ver más de lo que hay detrás y a su lado.
Los espejos de seguridad y vigilancia los usan. Cubren grandes áreas. Son útiles en tiendas y almacenes.
Los reflectores de ángulo amplio en pasillos y almacenes los usan. Ayudan a las personas a ver alrededor de las esquinas y en grandes espacios.
La aberración esférica es un problema común con los espejos esféricos. Sucede por cómo se comportan los rayos ligeros.
Definición y causa física: es causada por rayos fuera del eje. Estos rayos se centran en diferentes puntos en comparación con los rayos centrales. La curvatura del espejo hace que esto suceda. Cuanto más lejos del centro, más el problema.
Impacto en la calidad de la imagen: hace que las imágenes borren. Los bordes no son agudos. Los detalles se pierden. Las imágenes se ven desordenadas y poco claras.
Métodos para minimizar la aberración esférica:
Use una parada de apertura. Limita la luz que ingresa al espejo. Solo se utilizan rayos centrales. Esto reduce el problema.
Las correcciones asféricas pueden ayudar. Cambian ligeramente la forma del espejo. Ya no es una esfera perfecta. Esto ayuda a enfocar mejor los rayos.
Ajuste el diseño del espejo. A veces, cambiar la forma en que se hace el espejo puede ayudar. Se pueden usar recubrimientos especiales o múltiples espejos.
Coma es otra aberración. Afecta las fuentes puntuales de eje.
OFF - Los puntos del eje se distorsionan. Parecen colas de cometa. De ahí el nombre 'coma. '
El astigmatismo y la curvatura de campo son otros problemas. El astigmatismo hace que las imágenes tengan rayas. La curvatura de campo hace que la imagen no sea plana. Es curvo, por lo que es difícil enfocar todo a la vez.
Estrategias correctivas y consideraciones de recubrimiento:
Las lentes correctivas pueden ayudar. Arreglan las rutas de luz.
Los recubrimientos especiales pueden reducir los reflejos no deseados. Esto ayuda a controlar mejor la luz.
El uso de múltiples espejos o lentes juntos también puede ayudar. Pueden corregir diferentes aberraciones.
| Tipo de aberración | del efecto principal | Método de corrección |
|---|---|---|
| Esférico | Borlones | Parada de apertura |
| Coma | Comet_tails | Lentes correctivos |
| Astigmatismo | Manchas | Revestimientos especiales |
| Curvatura de campo | Imagen curva | Sys de elementos múltiples |
A menudo se usa vidrio óptico. N-BK7 y la sílice fusionada son tipos comunes.
Son buenos porque son claros y se pueden moldear bien.
También se usa vidrio de baja expansión como Zerodur® y Ule®.
No se expanden ni se contraen mucho con los cambios de temperatura. Esto mantiene el establo del espejo estable.
También se utilizan sustratos metálicos como el aluminio y el cobre. Son fuertes y pueden manejar una alta potencia.
El recubrimiento de aluminio es muy común. Se puede proteger o mejorar.
Funciona bien en un rango de banda ancha de 400–2000 nm.
Su reflectancia es típicamente superior al 85% en el rango visible y más del 90% en el rango de infrarrojo cercano.
Los recubrimientos de plata y oro se utilizan para fines especiales.
El oro es bueno para entornos infrarrojos y de alta temperatura.
La plata funciona bien en el rango visible de 400–700 nm.
Los recubrimientos multicapa dieléctricos se utilizan para aplicaciones específicas como los espejos EUV y VUV.
Los recubrimientos MO/SI se utilizan para la litografía EUV a 13.5 nm.
Se pueden diseñar para uso de banda estrecha o banda ancha.
| de tipo de recubrimiento | de rango de longitud de onda | de reflectancia | Aplicaciones |
|---|---|---|---|
| Aluminio | 400–2000 nm | > 85% vis,> 90% nir | Uso general |
| Plata | 400–700 nm | Alto | Gama visible |
| Oro | Infrarrojo | Alto | IR y calor alto |
| Dieléctrico | Bandas específicas | Alto | EUV y VUV |
La precisión de la figura de la superficie es crucial. Se mide en fracciones de una longitud de onda como λ/4 o λ/10.
Cuanto más cerca de Perfect, mejor se desempeña el espejo.
El acabado superficial y la rugosidad también son importantes. Para los espejos de EUV, los RMS deben ser inferiores a 3 Å.
Las especificaciones de DIG de rasguño indican cuántos rasguños y excavaciones están permitidos. Los estándares incluyen 60-40 y 40-20.
El grosor central y del borde, las tolerancias de diámetro también deben controlarse. Afectan cómo el espejo encaja y funciona en dispositivos.
Banda: la óptica ofrece espejos esféricos cóncavos en varios tamaños. Los diámetros disponibles incluyen 12 mm, 25 mm, 50 mm, 100 mm, etc. La distancia focal varía de 10 mm a 500 mm. Hay diferentes opciones de recubrimiento disponibles. Son recubrimientos de aluminio, oro y dieléctricos protegidos.
Los espejos convexos compactos están disponibles para diferentes usos, como sistemas de imágenes y espejos de seguridad. Las distancias focales típicas son de -10 mm a -200 mm. Puede elegir varios recubrimientos y obtener curvas de reflectancia.
| de tipo espejo (mm) | mm) de diámetros | de rango de longitud focal ( | Opciones de recubrimiento |
|---|---|---|---|
| Cóncavo | 12,25,50,100 | 10–500 | Aluminio, oro, dieléctrico |
| Convexo | Tamaños compactos | −10–200 | Múltiples opciones |
Puede pedir espejos focales y de diámetro personalizados. Al ordenar, debe seleccionar el sustrato adecuado para entornos duros. Se deben cumplir los requisitos de precisión como la figura de la superficie y las tolerancias λ/10. El tiempo de entrega, los precios y las cantidades mínimas de pedido varían. Banda de contacto: óptica para más detalles.
Banda: la óptica proporciona espejos esféricos EUV con recubrimientos multicapa Mo/SI para aplicaciones de 13.5 nm. Tienen cuasi, incidencia normal y diseños de ángulo incidente de 5 °.
Los espejos esféricos VUV tienen recubrimiento Al/MGF₂ para el rango de 120–200 nm. Cuentan con ultra rugosidad de la superficie baja y alta reflectancia.
| de tipo espejo | de recubrimiento | (NM) | Características del rango de longitud de onda |
|---|---|---|---|
| EUV | Mo/Si | 13.5 | Multicapa |
| Vuv | Al/MGF₂ | 120–200 | Rugosidad |
Banda: la óptica ofrece soportes de espejo de precisión y etapas de ajuste. También tienen carcasas y recintos protectores. Los soportes de espejo para cámaras de vacío están disponibles. Además, proporcionan alineación y herramientas láser para el montaje.
Comience por saber para qué necesita el espejo. ¿Es para láseres, imágenes o iluminación?
Diferentes aplicaciones necesitan diferentes espejos. Por ejemplo, el láser necesita un manejo de alta potencia. La imagen necesita buena resolución.
La longitud de onda también es importante. Los espejos se pueden usar en rangos UV, VIS, IR o EUV. El recubrimiento debe coincidir con la longitud de onda.
Además, piense en el medio ambiente. ¿Estará en una atmósfera de vacío, alta temperatura o corrosiva? El espejo debe sobrevivir allí.
El diámetro y la distancia focal son clave. Deciden el tamaño y el enfoque del espejo.
La calidad de la superficie y la tolerancia a las figuras son importantes. Afectan la nitidez de la imagen.
La curva de durabilidad y reflectancia de recubrimiento es importante. El recubrimiento debe durar y reflexionar bien.
El material del sustrato afecta la expansión térmica y la estabilidad mecánica. Elija según sus necesidades.
El presupuesto es un factor. Un mayor rendimiento generalmente cuesta más. Encuentra un equilibrio.
| de criterio | Consideraciones |
|---|---|
| Diámetro | Tamaño necesario |
| Longitud focal | Se requiere un enfoque requerido |
| Revestimiento | Durabilidad y reflectancia |
| Sustrato | Estabilidad y expansión |
| Presupuesto | Costo vs. rendimiento |
Los espejos cóncavos convergen luz. Forman imágenes reales o virtuales.
Los espejos convexos divergen la luz. Forman imágenes virtuales con campos de visión más amplios.
Elija en función de su ruta de luz y sus necesidades de imagen. Considere el espacio y el diseño óptico.
| Tipo de espejo | imagen | de la imagen de la imagen de la | Casos de uso |
|---|---|---|---|
| Cóncavo | Convergente | Real/virtual | Imágenes, láseres |
| Convexo | Divergente | Virtual | Seguridad, seguridad |
No ignore las aberraciones. Pueden difuminar las imágenes, especialmente en ángulos altos.
No pase por alto el umbral de daño de recubrimiento. La alta potencia puede dañar los recubrimientos.
Tenga cuidado con las convenciones de signo. Los errores en la distancia de la imagen pueden conducir a errores.
Elija el hardware de montaje sabiamente. Los soportes inapropiados pueden afectar el rendimiento.
| Dificultad | para evitar |
|---|---|
| Aberraciones | Use el diseño adecuado |
| Daño de recubrimiento | Verifique el umbral de daño |
| Firmar errores | Convenciones de doble verificación |
| Montar problemas | Seleccione Hardware correcto |
Los espejos esféricos tienen una superficie curva con forma de esfera. Los espejos parabólicos tienen forma como una parábola. Los espejos parabólicos se centran en los rayos paralelos a un solo punto sin aberración esférica, mientras que los espejos esféricos pueden causar aberraciones.
La distancia focal (F) se calcula como F = R / 2, donde R es el radio de curvatura del espejo.
No idealmente. Los espejos esféricos a menudo tienen aberraciones. Los espejos parabólicos son mejores para colimar rayos láser, ya que pueden enfocar con precisión los rayos paralelos.
Los espejos convexos curvan hacia afuera y reflejan los rayos de luz hacia afuera. Los rayos reflejados divergen, por lo que las imágenes formadas son virtuales, verticales y más pequeñas que el objeto, ubicado detrás del espejo.
Los recubrimientos de oro ofrecen una alta reflectancia en el rango de infrarrojos. También son duraderos y resistentes a la oxidación y la corrosión, lo que los hace adecuados para aplicaciones IR y entornos duros.
Use una parada de apertura para limitar la entrada de luz. Aplicar correcciones asféricas a la superficie del espejo. Considere usar múltiples espejos o lentes juntos para minimizar las aberraciones.
Puede comprar espejos esféricos hechos a medida de proveedores ópticos como Band - Optics, Edmund óptica y Thorlabs. Estas compañías ofrecen varias opciones de personalización.
El tiempo de entrega varía según el fabricante y la complejidad del pedido. En general, puede variar de unas pocas semanas a varios meses. Póngase en contacto con el proveedor para obtener información específica de tiempo de entrega en función de sus requisitos.
Comprender los espejos esféricos es importante. Tienen muchos usos en óptica e industria. Band - Optics está dedicada a producir espejos esféricos de alta calidad. Ofrecen personalización para satisfacer diferentes necesidades.
Echa un vistazo a la banda - Catálogo de Optics. Tienen una amplia gama de espejos esféricos. Puede encontrar espejos que se ajusten a los requisitos de su proyecto. Sus productos son confiables y hechos con precisión.
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