dichtbij
Kies uw site
Globaal
Sociale media
Aantal keren bekeken: 0 Auteur: Site-editor Publicatietijd: 15-07-2025 Herkomst: Locatie
Optische spiegels kaatsen licht terug om afbeeldingen te maken. Ze volgen de wet van reflectie. De reflectiehoek is gelijk aan de invalshoek.
Verschillende spiegelvormen veranderen hoe afbeeldingen eruit zien. Vlakke, holle en bolle spiegels werken allemaal anders. Holle spiegels kunnen echte of virtuele afbeeldingen maken. Bolle spiegels maken altijd kleinere virtuele afbeeldingen.
Speciale coatings zorgen ervoor dat spiegels meer licht reflecteren. Deze coatings beschermen ook de spiegels. Hierdoor gaan spiegels langer mee en werken ze beter in wetenschap en technologie.
De spiegelvergelijking en vergrotingsformules zijn nuttig. Ze laten zien waar beelden zullen ontstaan en hoe groot ze zullen zijn. Dit helpt mensen bij het ontwerpen van optische hulpmiddelen.
Spiegels worden op veel plaatsen gebruikt. Ze zitten in wetenschappelijke hulpmiddelen zoals telescopen en lasers. Ze zitten ook in autospiegels en badkamerspiegels. Dit laat zien hoe belangrijk spiegels zijn.
Optische spiegels zijn oppervlakken die licht weerkaatsen om afbeeldingen te maken. In de natuurkunde zijn deze spiegels belangrijk voor veel experimenten en gereedschappen. Spiegels kunnen vlak, naar binnen gebogen of naar buiten gebogen zijn. Elke vorm verandert hoe lichtstralen werken wanneer ze de spiegel raken. Wetenschappers gebruiken spiegels om over licht te leren en om bijvoorbeeld telescopen en spectrometers te maken.
Vlakke spiegels houden de lichtstralen in dezelfde richting, dus ze zijn goed voor eenvoudige reflectie.
Holle spiegels brengen lichtstralen op één punt samen, wat helpt bij telescopen en zonne-energie-apparaten.
Bolle spiegels verspreiden de lichtstralen uit elkaar, zodat ze een groter gebied laten zien.
Sommige spiegels, gebeld diëlektrische spiegels reflecteren alleen bepaalde kleuren licht en worden gebruikt in lasers.
Vervormbare spiegels kunnen van vorm veranderen om wazige beelden in ruimtestudies te corrigeren.
Dichroïsche spiegels laten sommige kleuren door en reflecteren andere, en werken als filters in camera's.
Faseconjugerende spiegels lossen problemen in lichtbundels op.
Metalen concave schotels weerkaatsen infrarood- of microgolfstralen, die worden gebruikt in satellietschotels.
Hoekreflectoren sturen het licht terug naar waar het vandaan komt, wat handig is bij maanexperimenten.
Spiegels kunnen speciale coatings hebben, zoals aluminium, om bepaalde kleuren beter te reflecteren. Als je twee spiegels tegenover elkaar zet, zie je eindeloze reflecties. Wetenschappers gebruiken dit in hulpmiddelen zoals Fabry-Pérot-interferometers.
De wet van reflectie is een eenvoudige regel in de natuurkunde. Er wordt uitgelegd hoe spiegels werken. Als licht op een spiegel valt, kaatst het terug. De hoek waarin het licht de spiegel raakt, wordt de invalshoek genoemd. De hoek waar het licht weerkaatst, wordt de reflectiehoek genoemd. Beide hoeken worden gemeten vanaf een lijn die de normaal wordt genoemd. De normaal is een rechte lijn die uit de spiegel opsteekt.
De wet van reflectie wordt geschreven als θr = θi, waarbij θr de reflectiehoek is en θi de invalshoek.
Deze regel geldt voor alle gladde oppervlakken, vooral optische spiegels. Vanwege deze wet ziet het beeld van een object eruit alsof het zich achter de spiegel bevindt, op dezelfde afstand als het echte object. Als de spiegel ruw is, verstrooit het licht en ziet het beeld er wazig uit. Wetenschappers gebruiken de wet van reflectie om te raden hoe licht zal reageren wanneer het een spiegel raakt. Deze regel helpt bij het maken van duidelijke afbeeldingen en is belangrijk voor het bouwen van optische hulpmiddelen.
Spiegels en lenzen maken allebei beelden, maar ze doen het op een andere manier. Spiegels zijn niet doorzichtig en maken beelden door licht van hun oppervlakken te weerkaatsen. De wet van reflectie vertelt ons hoe het licht werkt. Lenzen zijn helder en maken beelden door licht te buigen terwijl het erdoorheen gaat. Dit volgt de wetten van breking.
Spiegels weerkaatsen al het licht dat erop valt, maar lenzen buigen al het licht dat erdoorheen gaat.
Spiegels kunnen plat zijn, naar binnen gebogen of naar buiten gebogen, en elk type maakt afbeeldingen op zijn eigen manier.
Lenzen kunnen ook naar binnen of naar buiten gebogen zijn, maar ze gebruiken buigingen om licht te focussen of te verspreiden.
De spiegelvergelijking en ray tracing laten zien hoe spiegels beelden maken, terwijl de dunne-lensvergelijking voor lenzen geldt.
Spiegels worden gebruikt in telescopen, projectoren en andere gereedschappen om licht te laten weerkaatsen en te focussen. Lenzen zijn te vinden in brillen, vergrootglazen en camera's, waar ze het licht buigen om ons te helpen foto's te zien of te maken. Zowel spiegels als lenzen zijn belangrijk in de natuurkunde, maar ze werken op verschillende manieren en worden voor verschillende dingen gebruikt.
Afbeeldingsbron: pexels
Spiegels hebben verschillende vormen. Elke vorm verandert hoe licht terugkaatst en hoe afbeeldingen eruitzien. De meest voorkomende vormen zijn vlakke, concave, convexe, elliptische en D-vormige spiegels. Mensen kiezen de spiegelvorm op basis van wat het optische systeem nodig heeft.
| Spiegelvorm | Beschrijving | Kenmerken van beeldvorming |
|---|---|---|
| Vliegtuig spiegel | Heeft een vlak oppervlak en geen curve. | Maakt virtuele beelden achter de spiegel. De afbeelding is even groot als het object. |
| Concaaf bolvormig | Krommt naar binnen en heeft een positieve brandpuntsafstand. | Kan echte of virtuele afbeeldingen maken. Echte beelden staan ondersteboven en kunnen op een scherm worden getoond. Virtuele afbeeldingen zijn groter. |
| Convex bolvormig | Buigt naar buiten en heeft een negatieve brandpuntsafstand. | Maakt altijd virtuele afbeeldingen die kleiner zijn en achter de spiegel staan. Het kan geen echte afbeeldingen maken. |
Een vlakke spiegel is plat. Het weerkaatst het licht onder dezelfde hoek waarin het binnenkomt. Deze spiegel maakt een virtueel beeld achter de spiegel. De afbeelding is even groot als het object. Mensen gebruiken vlakke spiegels thuis, in klaslokalen en in wetenschappelijke laboratoria. Platte spiegels helpen bij het richten van lichtstralen in optische opstellingen.
Een holle spiegel buigt naar binnen als een kom. Het is een soort bolvormige spiegel. Het brengt parallelle lichtstralen naar een punt voor de spiegel. Holle spiegels kunnen echte of virtuele afbeeldingen maken. Als het object ver weg is, is het beeld echt en ondersteboven. Als het object dichtbij is, is het beeld virtueel en ziet het er groter uit. Holle spiegels worden gebruikt in telescopen, koplampen en zonne-energie-apparaten. Wetenschappers gebruiken ze om licht in experimenten te focussen en recht te trekken.
Holle spiegels reflecteren het licht zeer goed. Ze kunnen onder normale hoeken meer dan 99% van het licht reflecteren. Dit maakt ze ideaal voor banen die een hoge mate van reflectie vereisen.
Holle spiegels helpen ook bij het verplaatsen van lichtstralen, werken in projectoren en geleiden licht in glasvezel. In de geneeskunde en defensie helpen concave spiegels het licht te concentreren en te richten.
Een bolle spiegel buigt naar buiten, zoals de achterkant van een lepel. Het is een ander soort bolvormige spiegel. Het verspreidt lichtstralen uit elkaar. Een bolle spiegel maakt altijd een virtueel beeld dat kleiner is en achter de spiegel staat. Bolle spiegels kunnen geen echte beelden maken. Mensen gebruiken bolle spiegels voor een breed zicht, zoals in zijspiegels van auto's en veiligheidsspiegels in winkels. Bolle spiegels helpen grote gebieden te zien en verminderen blinde vlekken.
Bolle spiegels worden ook gebruikt in wetenschappelijke hulpmiddelen wanneer een breed zicht nodig is. In sommige optische systemen helpen bolle spiegels het licht te controleren en te verspreiden.
Elliptische spiegels hebben de vorm van ovalen. Ze zijn gemaakt om het beste te werken onder bepaalde hoeken, vaak 45 graden. Elliptische spiegels zorgen voor een duidelijke opening en helpen het licht in kleine ruimtes te richten. Wetenschappers gebruiken ze in snelle lasersystemen en speciale optische opstellingen. Deze spiegels helpen afbeeldingen duidelijker te maken en fouten in de afbeelding te verminderen.
D-vormige spiegels hebben één platte kant en één gebogen kant. Door deze vorm past de spiegel in krappe ruimtes. D-vormige spiegels worden gebruikt in lasersystemen en om lichtstralen te verplaatsen. De platte kant helpt de spiegel op één lijn te brengen met andere delen. D-vormige spiegels zijn goed voor experimenten waarbij een zorgvuldige controle van het licht nodig is.
Tip: De vorm van een spiegel verandert de manier waarop deze stuitert en het licht regelt. Bolvormige spiegels, zoals concaaf en convex, worden gekozen voor het focusseren of verspreiden van licht in optische systemen.
De coating op een spiegel verandert hoe goed deze reflecteert, hoe lang deze meegaat en welk licht hij aankan. Verschillende coatings maken spiegels geschikt voor wetenschap, industrie en lasers.
| Coatingtype | Golflengtebereik (nm) | Reflectiviteit (gemiddeld) | Duurzaamheid / Grenswaarde energiedichtheid |
|---|---|---|---|
| Beschermd aluminium | 400 - 700 | Ruim 85% | 0,3 J/cm² bij 532 nm en 1064 nm, 10 ns |
| Verbeterd aluminium | 400 - 650 (zichtbaar) | Hogere reflectie | Extra lagen zorgen ervoor dat het meer reflecteert en langer meegaat. |
| Beschermd zilver | Zichtbaar en infrarood | Hoge reflectie | Een deksel stopt met bezoedelen; werkt het beste op droge plaatsen. |
| Goud (beschermd) | 750 - 1500 | Ongeveer 96% | Sterke afwerking met een beschermlaag. |
Aluminium gecoate spiegels worden veel gebruikt in de optiek. Aluminium reflecteert ongeveer 90% van het licht van UV naar zichtbaar licht. Een speciale hoes maakt ze sterker en gemakkelijker te hanteren. Deze spiegels zijn goed voor wetenschappelijke hulpmiddelen en algemene optica.
Zilvergecoate spiegels reflecteren het meeste licht in het zichtbare bereik, ongeveer 95%. Ze zijn ideaal voor breedband- en infraroodgebruik. Een hoes zorgt ervoor dat ze niet verkleuren, zelfs in natte lucht. Zilveren spiegels worden gebruikt in lasers en nauwkeurige wetenschappelijke instrumenten.
Goudgecoate spiegels reflecteren goed in het infrarood, van 750 tot 1500 nm. De goudlaag reflecteert ongeveer 96% van het licht. Een hoes maakt de spiegel sterk. Gouden spiegels worden gebruikt in infraroodtests, thermische camera's en ruimtegereedschap.
Breedband diëlektrische spiegels bestaan uit vele lagen speciale materialen. Ze reflecteren meer dan 99% van het licht onder bepaalde kleuren en hoeken. Deze spiegels kunnen beter omgaan met straling dan metalen spiegels. Wetenschappers gebruiken ze in lasers, om stralen te verplaatsen en in nauwkeurige optische opstellingen.
HR-laserlijnspiegels zijn gemaakt voor bepaalde laserkleuren. Ze reflecteren meer dan 99% van het licht bij die kleuren. HR-laserlijnspiegels maken gebruik van speciale coatings die langer meegaan en minder licht verliezen. Ze zijn belangrijk bij laserlassen, markeren en onderzoek.
YAG-laserspiegels zijn gemaakt voor YAG-laserkleuren, zoals 1064 nm. Ze hebben speciale coatings om sterk vermogen aan te kunnen en te veel hitte tegen te houden. YAG-laserspiegels houden de laserstraal sterk en helder in zware systemen.
Niet-polariserende beamsplitters zijn speciale spiegels die licht in twee bundels splitsen, maar de polarisatie van het licht niet veranderen. Ze gebruiken geavanceerde coatings om te balanceren hoeveel licht wordt gereflecteerd en doorgelaten. Deze spiegels zijn belangrijk bij lasertests en het meten van licht.
HR haakse retroreflectoren zijn spiegels die het licht terugsturen naar waar het vandaan kwam. Ze maken gebruik van hoogreflecterende coatings en exacte hoeken. Retroreflectoren worden gebruikt bij wetenschappelijke tests, laserafstandscontroles en het uitlijnen van optische onderdelen.
Let op: Speciale spiegels voor lasers moeten sterke stralen kunnen verwerken. De coatings en materialen zijn gekozen vanwege hun hoge reflectie, sterkte en weerstand tegen laserschade.
Onderhoudstip:
Om spiegelcoatings mooi te houden, gebruikt u zachte, pluisvrije doeken en zachte schoonmaakmiddelen. Bewaar spiegels op schone, stofvrije plaatsen en draag handschoenen als u ze aanraakt. Gebruik geen agressieve chemicaliën die de coatings kunnen beschadigen.
Spiegels maken beelden door lichtstralen te laten weerkaatsen. Hoe de stralen stuiteren, bepaalt of het beeld reëel of virtueel is. Als de stralen elkaar na het stuiteren ontmoeten, ontstaat er een echt beeld . Je kunt een echt beeld op een scherm zien. Een holle spiegel kan een reëel beeld maken als het object ver genoeg weg is. Deze afbeelding staat ondersteboven en kan op papier of op een muur verschijnen.
Virtuele beelden ontstaan wanneer stralen eruitzien alsof ze van achter de spiegel komen. De stralen ontmoeten elkaar daar niet echt. Deze beelden kunnen niet op een scherm worden gezet. Vliegtuigspiegels maken altijd virtuele beelden. De afbeelding is even groot als het object. Het lijkt alsof het zich achter de spiegel bevindt, op dezelfde afstand als het object ervoor staat. Bolle spiegels maken ook altijd virtuele beelden. Deze afbeeldingen zijn kleiner en laten een weids uitzicht zien. Daarom maken autospiegels gebruik van bolle spiegels.
Vliegtuigspiegels maken virtuele afbeeldingen van dezelfde grootte achter de spiegel.
Holle spiegels kunnen echte of virtuele afbeeldingen maken, afhankelijk van waar het object zich bevindt.
Bolle spiegels maken altijd kleinere, virtuele beelden, goed voor weidse uitzichten.
Badkamerspiegels tonen virtuele beelden die niet op een scherm kunnen worden gezet.
Soms zien echte afbeeldingen eruit alsof ze in de lucht zweven, zoals bij sommige trucs.
De brandpuntsafstand en de locatie van het object bepalen of het beeld reëel of virtueel is. Gebogen spiegels gebruiken hun vorm om te bepalen hoe stralen terugkaatsen en waar beelden ontstaan. Ray tracing helpt wetenschappers te raden waar afbeeldingen zullen verschijnen.
Met de spiegelvergelijking kunt u bepalen waar een afbeelding zich zal vormen. Deze vergelijking verbindt de brandpuntsafstand, de afstand van het object en de afstand van het beeld. De formule is:
1/f = 1/do + 1/di
Hier is f de brandpuntsafstand. De do is hoe ver het object van de spiegel verwijderd is. De di is hoe ver het beeld van de spiegel verwijderd is. Het teken van de brandpuntsafstand geeft aan of de spiegel hol of bol is. Holle spiegels hebben een positieve brandpuntsafstand. Bolle spiegels hebben een negatieve brandpuntsafstand.
Wanneer u de spiegelvergelijking gebruikt, geeft het teken di aan of het beeld reëel of virtueel is. Een positieve di betekent dat het beeld echt is en zich aan dezelfde kant bevindt als het object. Een negatieve di betekent dat het beeld virtueel is en zich achter de spiegel bevindt. Als een bolle spiegel bijvoorbeeld een brandpuntsafstand van -12,2 cm heeft en het object zich op 35,5 cm afstand bevindt, is de beeldafstand negatief. Dit betekent dat het beeld virtueel is.
Raytracing controleert het antwoord uit de spiegelvergelijking. Je tekent de paden van stralen vanaf het object. Je kunt zien waar ze elkaar ontmoeten of lijken te ontmoeten. Dit werkt voor zowel concave als convexe spiegels.
Vergroting laat zien hoeveel groter of kleiner de afbeelding is dan het object. De formule voor vergroting is:
M = -di/do
M is vergroting. De di is de beeldafstand. De do is de objectafstand. Het minteken geeft aan of de afbeelding ondersteboven staat. Als de vergroting positief is, staat het beeld rechtop. Als het negatief is, staat het beeld ondersteboven.
De grootte van de afbeelding is ook afhankelijk van de hoogte van het object en de afbeelding. De formule is:
M = hallo/ho
Hier is hallo de beeldhoogte. De ho is de objecthoogte. Met behulp van beide formules kunt u zien of de afbeelding groter, kleiner, rechtopstaand of ondersteboven is.
Als de vergroting meer dan 1 is, is het beeld groter.
Als de vergroting minder dan 1 is, is het beeld kleiner.
Als de vergroting negatief is, staat het beeld ondersteboven.
Als de vergroting positief is, staat het beeld rechtop.
Holle spiegels kunnen zowel grotere echte afbeeldingen als grotere virtuele afbeeldingen maken, afhankelijk van waar het object zich bevindt. Bolle spiegels maken altijd afbeeldingen met een vergroting kleiner dan 1, dus de afbeeldingen zijn kleiner. Raytracing laat zien hoe stralen terugkaatsen en waar het beeld ontstaat, waardoor de vergroting gemakkelijker te begrijpen is.
Tip: Controleer altijd de tekens wanneer u de spiegelvergelijking en vergrotingsformule gebruikt. Dit helpt u de juiste positie en grootte van de afbeelding te vinden.
Het materiaal dat voor een spiegel wordt gebruikt, verandert hoe goed hij werkt en hoe lang hij meegaat. Er worden verschillende materialen gekozen om ervoor te zorgen dat spiegels het licht goed reflecteren en hun vorm behouden. In de onderstaande tabel worden enkele veel voorkomende materialen vermeld en wat er goed of slecht aan is:
| Materiaal/substraat | Belangrijkste eigenschappen en voordelen | Nadelen/opmerkingen |
|---|---|---|
| N-BK7 borosilicaatglas | Heeft weinig bubbels; niet duur; veel gebruikt voor optische vensters | Niet goed als de spiegel snel warm of koud wordt |
| Viosil synthetisch kwarts | Geen bubbels; is bestand tegen chemicaliën; zeer sterk; kan hoge temperaturen verdragen | Wordt alleen geleverd in dunne stukken (tot 0,250') |
| Gesmolten silica | Zeer puur; laat UV- en IR-licht door; werkt in warm of koud; heel moeilijk; verandert niet veel van grootte bij hitte | Moeilijker te maken; kost meer; sommige soorten laten minder licht door vanwege het OH-gehalte |
| Gesmolten kwarts | Gemaakt van natuurlijk kwarts; gaat goed om met hitte en chemicaliën; niet duur | Heeft metalen stukjes die UV-licht blokkeren; moeilijker te maken dan ander glas |
| ULE® glas met lage expansie | Verandert bijna niet van grootte door hitte; geweldig voor zaken als telescoopspiegels | Kost meer dan ander glas |
Siliciumcarbidespiegels zijn goed voor snel laserscannen. Ze zijn stijf, verplaatsen de warmte goed en kunnen in lastige vormen worden gemaakt. Deze spiegels zijn licht en werken goed. Berylliumspiegels zijn ook stijf en licht, zodat ze sneller kunnen bewegen dan spiegels van gesmolten silica. Maar beryllium is moeilijk te gebruiken en niet gemakkelijk te verkrijgen. Siliciumcarbide kan de plaats innemen van beryllium en toch sterk en stabiel zijn. Dit maakt siliciumcarbidespiegels geschikt voor zware klussen waarbij de brandpuntsafstand hetzelfde moet blijven.
De coating op een spiegel bepaalt hoeveel licht deze reflecteert en hoe lang deze meegaat. Er zijn verschillende manieren om spiegels te coaten om ze beter te maken:
Verbeterde coatings gebruiken vele lagen, zoals titaniumdioxide, tantaaloxiden, magnesiumfluoride, siliciumoxiden, zinksulfide en calciumfluoride, bovenop aluminium.
Deze coatings zorgen ervoor dat de spiegel meer licht reflecteert, van ongeveer 86-91% tot 96% of meer.
Coatings beschermen de glanzende laag tegen krassen en schade door de lucht.
De coating wordt in een schone ruimte aangebracht met zorgvuldige stappen om de spiegel glad te houden.
Sommige coatings zijn gemaakt voor bepaalde hoeken, waardoor de hoeveelheid licht die wordt gereflecteerd verandert.
Verbeterde coatings zorgen ervoor dat de spiegel langer meegaat en goed blijft werken.
Mensen die spiegels bekleden, hebben vaardigheden en oefening nodig om het goed te doen.
Een goede coating zorgt ervoor dat een spiegel sterk licht kan verwerken en de focus scherp houdt. Dit is van belang voor telescopen, lasers en andere gereedschappen die heldere beelden nodig hebben.
Reflectiviteit laat zien hoeveel licht een spiegel terugkaatst. Een goede spiegel zendt het meeste licht dat erop valt terug. De coating op de spiegel verandert hoe goed deze licht reflecteert. Aluminiumcoatings zijn goed voor zichtbaar licht. Zilvercoatings reflecteren nog meer licht, vooral in zichtbaar en infrarood. Gouden coatings zijn het beste voor het reflecteren van infrarood licht.
Wetenschappers meten de reflectiviteit in procenten. Een perfecte spiegel zou al het licht reflecteren, maar echte spiegels reflecteren iets minder. De meeste goede spiegels reflecteren tussen 85% en 99% van het licht. De hoek waarin het licht op de spiegel valt, kan veranderen hoeveel er wordt gereflecteerd. Speciale coatings zorgen ervoor dat spiegels een hoge reflectiviteit behouden bij lasers of fel licht.
Een spiegel met een hoge reflectiviteit geeft heldere beelden en sterke stralen. Bij telescopen en lasers is een hoge reflectiviteit van groot belang. Als een spiegel zijn reflectievermogen verliest, ziet het beeld er vaag of wazig uit. Door de spiegel schoon en krasvrij te houden, reflecteert deze beter.
Oppervlaktekwaliteit betekent hoe glad en perfect de spiegel is. Een gladde spiegel geeft scherpe beelden en krachtige stralen. Zelfs kleine oneffenheden of krassen kunnen het licht verstrooien. Hierdoor wordt het beeld minder helder en de straal zwakker.
Als het oppervlak ruw is op nanometerniveau, verstrooit het licht en wordt het beeld wazig.
Krassen, groeven en spanen kunnen het licht verstrooien, het contrast verlagen en zelfs de spiegel breken met sterke lasers.
Vlekken of beslaan duiden op chemische schade of slechte reiniging. Deze problemen zorgen ervoor dat de spiegel minder lang meegaat en de beeldkwaliteit afneemt.
Scheuren of schilfers kunnen erger worden en de spiegel breken.
Wetenschappers gebruiken speciaal gereedschap om te controleren hoe glad een spiegel is:
Interferometrie maakt gebruik van lichtpatronen om te zien hoe vlak de spiegel is.
Profilometrie controleert de ruwheid door de spiegel wel of niet aan te raken.
Witlichtinterferometrie en confocale microscopie meten zeer nauwkeurig kleine oneffenheden.
Laserscannen brengt het spiegeloppervlak in kaart zonder het aan te raken.
Cleanrooms en zorgvuldige reiniging houden spiegels vrij van stof en vuil. Geavanceerd polijsten, zoals magnetorheologische afwerking, maakt de spiegel superglad. Een goede oppervlaktekwaliteit zorgt ervoor dat spiegels goed werken in lasers en telescopen.
Sferische aberratie treedt op wanneer een spiegel de vorm heeft van een bol. In een concave spiegel wordt licht aan de rand niet gefocust met licht uit het midden. Hierdoor ziet het beeld er wazig of niet scherp uit. Het probleem wordt erger met snelle brandpuntsverhoudingen , zoals bij sommige telescopen. Sferische aberratie zorgt ervoor dat de beeldkwaliteit lager wordt. Focus, resolutie en contrast worden allemaal zwakker. Stralen uit verschillende delen van de spiegel ontmoeten elkaar op verschillende plekken. De spiegel kan niet alle stralen naar één scherp punt brengen. Er zijn twee hoofdtypen. Longitudinale sferische aberratie verandert de brandpuntsafstand langs de as. Transversale sferische aberratie verandert de beeldhoogte in het brandpuntsvlak. Ontwerpers gebruiken asferische oppervlakken of voegen lenzen toe om dit probleem op te lossen. Het verminderen van sferische aberratie is belangrijk voor heldere en scherpe beelden in optische systemen.
Tip: Een holle spiegel met een perfecte vorm kan het licht beter focussen en de beelden helderder maken.
Spiegels kunnen ook andere optische afwijkingen vertonen. Coma treedt op wanneer stralen van objecten die zich niet in het midden bevinden, elkaar op een bepaald punt niet ontmoeten. Hierdoor lijkt het alsof het beeld een staart heeft, zoals een komeet. Astigmatisme ontstaat wanneer stralen in verschillende richtingen zich op verschillende plekken concentreren. Hierdoor wordt het beeld in één richting uitgerekt of wazig. Veldkromming betekent dat de spiegel een beeld maakt op een gebogen oppervlak. Sommige delen van het beeld kunnen onscherp zijn. Vervorming verandert de vorm van het beeld. Rechte lijnen kunnen er gebogen uitzien. Deze problemen komen voort uit de vorm van de spiegel en de hoek van het licht. Spiegels hebben geen chromatische aberratie omdat kleur de manier waarop licht reflecteert niet verandert.
| Type afwijking | Oorzaak | Beschrijving |
|---|---|---|
| Sferische aberratie | Bolvorm van de spiegel | Stralen concentreren zich op verschillende punten, waardoor onscherpte ontstaat |
| Coma | Stralen buiten de as raken de spiegel | Afbeeldingen hebben een komeetachtige staart |
| Astigmatisme | Stralen concentreren zich op verschillende meridianen | Het beeld wordt uitgerekt of vervaagt in één richting |
| Veldkromming | Spiegelgeometrie | Beeldvormen op een gebogen oppervlak, niet vlak |
| Vervorming | Vorm en plaatsing van de spiegel | Rechte lijnen verschijnen gebogen in de afbeelding |
Opmerking: Bij holle spiegels is de kans groter dat deze afwijkingen optreden, vooral bij telescopen of wetenschappelijke instrumenten.
Wetenschappers gebruiken spiegels in veel gereedschappen. In telescopen verzamelt een spiegel licht van verre dingen. Het focust de stralen op één plek. Hierdoor wordt het beeld helder en wordt kleurvervaging tegengegaan. De Newtoniaanse telescoop maakt gebruik van een concave spiegel. Het verzamelt stralen en stuurt het beeld naar de zijkant. Het Cassegrain-ontwerp maakt gebruik van zowel concave als convexe spiegels. Deze spiegels sturen stralen terug door een gat naar het oculair. Deze ontwerpen helpen wetenschappers dingen in de ruimte te zien. In microscopen schijnt een spiegel stralen op een preparaat. Dit maakt het object helderder en gemakkelijker te zien. Sommige spiegels hebben speciale coatings. Deze coatings zorgen ervoor dat ze meer stralen reflecteren en langer meegaan. Ze helpen de spiegel ook op warme of koude plaatsen te werken. De coatings houden het beeld scherp.
Precisie en speciale coatings zijn van groot belang bij wetenschappelijke gereedschappen. Ze helpen de stralen goed te focussen en de beelden helder te houden.
Spiegels zijn belangrijk in lasers en machines. Bij een laser moet een spiegel bijna alle stralen reflecteren. Hierdoor blijft de straal sterk. Deze spiegels hebben coatings voor hoog vermogen en warmte. De spiegel kan vlak of gebogen zijn. De vorm hangt af van hoe het stralen moet focussen of verspreiden. Fabrieken gebruiken spiegels om laserstralen te geleiden. Lasers snijden, lassen of meten objecten. De spiegel moet sterke stralen aankunnen en lang meegaan. Materialen zoals gesmolten kwarts of siliciumcarbide maken spiegels sterk en exact. De juiste coating zorgt ervoor dat de spiegel stralen in verschillende kleuren reflecteert. Dit maakt de spiegel voor veel klussen bruikbaar.
Hoge reflectiviteit (meer dan 99%) houdt de stralen sterk.
Sterke coatings beschermen de spiegel tegen schade.
Speciale vormen helpen bij het focussen of verplaatsen van stralen naar het object.
Mensen gebruiken dagelijks op veel plaatsen spiegels. Een badkamer- of slaapkamerspiegel laat mensen zichzelf zien. Autospiegels helpen bestuurders achter of naast zich te kijken. Zonnekokers gebruiken spiegels om zonnestralen te focussen en voedsel te koken. Periscopen gebruiken spiegels om mensen over muren of om hoeken heen te laten kijken. Zaklampen gebruiken een spiegel om de straal helderder te maken. Eenrichtingsspiegels laten mensen zien zonder gezien te worden. De meeste huisspiegels zijn plat of eenvoudig gebogen. Ze reflecteren stralen om het object te laten zien zoals het is. Deze spiegels veranderen het beeld niet veel. Wetenschapsspiegels hebben speciale vormen en coatings. Ze focusseren stralen en laten verre of kleine dingen duidelijk zien.
Spiegels voor dagelijks gebruik helpen mensen te zien, verlichten kamers en laten ruimtes groter lijken.
Een spiegel weerkaatst licht en maakt een beeld van alles wat zich voor je bevindt. Waar je het object neerzet, verandert het beeld dat je ziet. Wetenschappers gebruiken spiegels om te kijken hoe stralen van objecten werken. Een holle spiegel kan licht samenbrengen en echte of virtuele beelden maken. Een bolle spiegel laat het voorwerp altijd kleiner lijken. Het krommingsmiddelpunt en de hoofdas laten zien hoe spiegels met objecten werken. Mensen gebruiken spiegels in telescopen om naar verre dingen te kijken. Periscopen maken gebruik van spiegels, zodat je om hoeken heen kunt kijken. Zonnekokers gebruiken spiegels om zonlicht op voedsel te richten om te koken. Weten hoe spiegels met objecten werken, helpt bij het maken van wetenschappelijke hulpmiddelen en helpt ons elke dag. Door te leren hoe spiegels beelden maken, kunnen we nieuwe dingen ontdekken.
Een echt beeld ontstaat wanneer lichtstralen elkaar op een punt ontmoeten. Er ontstaat een virtueel beeld wanneer stralen elkaar alleen maar lijken te ontmoeten. Een spiegel kan beide typen creëren, afhankelijk van de vorm en de positie van het object.
Speciale coatings zorgen ervoor dat een spiegel meer licht reflecteert en langer meegaat. Wetenschappers kiezen coatings op basis van het soort licht en het gebruik van de spiegel. Goudcoatings werken bijvoorbeeld goed voor infraroodlicht.
Een holle spiegel buigt naar binnen. Het brengt parallelle lichtstralen samen op een enkel punt dat het brandpunt wordt genoemd. Deze eigenschap maakt het nuttig in telescopen en koplampen.
Mensen gebruiken bolle spiegels in voertuigen voor zij- en achteraanzicht. Deze spiegels tonen een groter gebied, waardoor bestuurders meer kunnen zien en ongelukken kunnen worden voorkomen. Winkels gebruiken ze ook voor de veiligheid.
