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Visualizações: 434 Autor: Editor de sites Publicar Tempo: 2025-06-06 Origem: Site
Espelhos esféricos são espelhos com superfícies curvas. Eles são partes de uma esfera. Existem dois tipos principais. Um é espelhos côncavos. Suas superfícies refletidas enfrentam o centro da esfera. O outro são espelhos convexos. Suas superfícies refletidas são externas.
Os espelhos esféricos são muito úteis em muitos campos. Na óptica, eles ajudam a formar imagens e controlar a luz. Na imagem, eles são usados em câmeras e microscópios para obter imagens claras. Na indústria, eles estão em faróis de carro e fogões solares. Eles ajudam a economizar energia e melhorar a segurança.
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Band - Optics é uma ótima companhia no campo da óptica. Tem muitos anos de experiência. Ele se concentra em fazer componentes ópticos de alta qualidade. Seus produtos são usados em todo o mundo.
Band - Optics é realmente bom em fazer componentes ópticos personalizados. Eles têm tecnologia avançada e trabalhadores qualificados. Eles podem fazer espelhos esféricos com alta precisão. Eles podem atender às diferentes necessidades do cliente. Se você precisa de um único espelho ou um pedido grande, eles podem fazê -lo bem.
Os espelhos esféricos têm superfícies curvas. Eles são partes de uma esfera. Existem dois tipos principais. Um é espelhos côncavos. As superfícies refletidas estão voltadas para dentro. O outro são espelhos convexos. Suas superfícies refletidas enfrentam para fora.
Espelhos côncavos podem focar a luz. Eles fazem os raios de luz paralelos se encontrarem em um ponto. Espelhos convexos espalham luz para fora. Eles fazem os raios de luz paralelos parecem vir de um ponto.
Terminologia e definições importantes
A esfera é um objeto redondo. Todo ponto em sua superfície é equidistante do centro.
A curvatura é o grau em que algo é curvado.
O raio da curvatura ® é a distância da superfície do espelho até o centro da esfera.
O ponto focal (f) é onde os raios de luz paralelos se encontram após refletir de um espelho côncavo.
A distância focal (F) é a distância do espelho ao ponto focal.
O eixo principal é uma linha imaginária através do centro de curvatura e do pólo do espelho.
O vértice (pólo) é o ponto central da superfície do espelho.
O centro de curvatura © é o centro da esfera do qual o espelho faz parte.
Como a geometria do espelho esférico afeta o comportamento da luz
A forma dos espelhos esféricos determina como a luz se comporta.
Os espelhos côncavos concentram raios paralelos de entrada em um ponto focal.
Os espelhos convexos fazem os raios de saída parecem vir de um ponto focal.
A curvatura e a distância focal decidem a capacidade de controle do espelho.
As convenções positivas vs. negativas
.
Para espelhos côncavos, a distância focal (F) é positiva.
Para espelhos convexos, a distância focal (F) é negativa.
A distância do objeto (u) e a distância da imagem (v) também têm regras de sinal.
A distância do objeto (u) é geralmente negativa, pois o objeto está na frente do espelho.
A distância da imagem (v) é positiva para imagens reais e negativa para imagens virtuais.
A ampliação (M) e
a ampliação da orientação da imagem (M) é a razão entre a altura da imagem e a altura do objeto.
Pode ser calculado usando a fórmula m = v / u.
A ampliação também fala sobre a orientação da imagem.
Se m é positivo, a imagem é vertical em relação ao objeto.
Se m é negativo, a imagem será invertida.
As imagens reais geralmente são invertidas, enquanto as imagens virtuais são verticárias.
A equação do espelho é 1/f = 1/u + 1/v. Vamos ver como vem.
Imagine um objeto e sua imagem. As distâncias são a distância do objeto (U) e a distância da imagem (V). A distância focal é f.
Podemos derivar a equação usando geometria e comportamento de raios leves.
Casos especiais: quando o objeto está muito longe (no infinito), a imagem se forma no ponto focal. Portanto, se o objeto estiver no infinito, a distância da imagem v é igual à distância focal f.
Exemplos práticos:
Exemplo 1: Um espelho côncavo tem uma distância focal de 10 cm. Um objeto fica a 30 cm de distância. Qual é a distância da imagem?
Usando 1/f = 1/u + 1/v,
1/10 = 1/30 + 1/v.
Resolvendo isso, obtemos V = 15 cm.
A fórmula de ampliação é m = hᵢ / hₒ = v / u.
Hᵢ é a altura da imagem. Hₒ é a altura do objeto.
Diz o quão grande ou pequena a imagem é comparada ao objeto.
Se | m | é maior que 1, a imagem é ampliada. Se | m | é menor que 1, a imagem é reduzida.
O sinal de m mostra a orientação da imagem. M positivo significa vertical. M negativo significa invertido.
Problemas de amostra:
amostra de espelho côncavo:
um espelho côncavo tem u = 20 cm, f = 10 cm.
Encontre m.
Primeiro, use a equação do espelho para encontrar v. 1/10 = 1/20 + 1/v → v = 20 cm.
Então M = v / u = 20/20 = 1. Portanto, a imagem é o mesmo tamanho e invertida.
Amostra convexa de espelho:
um espelho convexo tem u = 30 cm, f = -15 cm.
Encontre m.
Usando a equação do espelho: 1/( -15) = 1/30 + 1/v → V = -10 cm.
Então M = -10/30 = -1/3. A imagem é 缩小 e na vertical.
Regra 1: Os raios paralelos ao eixo principal refletem através do foco.
Regra 2: Os raios através do foco refletem paralelos ao eixo principal.
Regra 3: Os raios através do centro da curvatura refletem de volta sobre si mesmos.
Regra 4: Os raios através do vértice refletem simetricamente sobre o eixo principal.
Veja como usá -los para desenhar diagramas de raios:
para espelhos côncavos:
Desenhe um raio incidente paralelo ao eixo principal. Refletir através de F.
Desenhe um raio através de F. refletem -o paralelo ao eixo principal.
Onde eles se encontram é o ponto da imagem.
Para espelhos convexos:
Desenhe um raio paralelo ao eixo principal. Reflita como se fosse vindo de F.
Desenhe um raio em direção a F. refleti -lo paralelo ao eixo principal.
A interseção fornece o ponto de imagem virtual.
Diagramas ilustrativos e animações interativas:
os vídeos podem mostrar como os raios se comportam. Um vídeo pode mostrar o rastreamento de raios para espelhos côncavos com objetos em diferentes posições.
Outro poderia mostrar espelhos convexos e formação de imagem virtual.
Esse visual ajuda a facilitar a compreensão.
Espelhos côncavos são espelhos convergentes. Eles se curvam para dentro. Eles podem focar raios leves. Isso os torna úteis para muitas aplicações.
Como os espelhos côncavos convergem a luz: eles refletem a luz para dentro. Eles fazem os raios de luz paralelos se encontrarem em um ponto. Este ponto é o ponto focal.
Objeto além da imagem C → Real, invertida e reduzida.
Objeto em C → Imagem real, invertida e de tamanho do mesmo.
Objeto entre C e F → Real, invertido e ampliado.
Objeto em f → imagem no infinito.
Objeto entre F e P → Imagem virtual, vertical e aumentada.
| Posição do objeto | Tipo de imagem | Orientação da imagem | Tamanho da imagem |
|---|---|---|---|
| Além de c | Real | Invertido | Reduzido |
| Em c | Real | Invertido | Mesmo tamanho |
| Entre C e F | Real | Invertido | Ampliado |
| Em f | No infinito | - | - |
| Entre f e p | Virtual | Na vertical | Ampliado |
Os telescópios usam espelhos côncavos como espelhos primários. Eles coletam e concentram luz de objetos distantes.
Faróis e lanternas os usam como refletores. Eles concentram a luz em um feixe forte.
Espelhos de maquiagem e refletores cosméticos os usam. Eles fornecem imagens ampliadas para um trabalho detalhado.
Espelhos convexos são espelhos divergentes. Eles se curvam para fora. Eles espalharam raios leves separados. Isso os torna úteis para diferentes propósitos.
Como os espelhos convexos divergem a luz: eles refletem a luz para fora. Eles fazem os raios de luz paralelos parecem vir de um ponto atrás do espelho.
Para todas as distâncias de objetos, os espelhos convexos formam imagens virtuais. As imagens são verticais e reduzidas em tamanho. O foco aparente está por trás do espelho. É um ponto focal virtual.
| Posição do objeto | Tipo de imagem | Orientação da imagem | Tamanho da imagem |
|---|---|---|---|
| Todas as posições | Virtual | Na vertical | Reduzido |
Retrista e lateral do veículo - Os espelhos de vista usam espelhos convexos. Eles fornecem um amplo campo de visão. Eles ajudam os motoristas a ver mais do que está para trás e ao lado deles.
Os espelhos de segurança e vigilância os usam. Eles cobrem grandes áreas. Eles são úteis em lojas e armazéns.
Large - os refletores de ângulo nos corredores e armazéns os usam. Eles ajudam as pessoas a ver nos cantos e em grandes espaços.
A aberração esférica é um problema comum com os espelhos esféricos. Isso acontece por causa de como os raios de luz se comportam.
Definição e causa física: é causada por raios de eixo desligados. Esses raios se concentram em pontos diferentes em comparação com os raios centrais. A curvatura do espelho faz isso acontecer. Quanto mais do centro, mais o problema.
Impacto na qualidade da imagem: deixa as imagens embaçadas. As bordas não são nítidas. Detalhes se perdem. As imagens parecem bagunçadas e pouco claras.
Métodos para minimizar a aberração esférica:
Use uma parada de abertura. Limita a luz que entra no espelho. Somente os raios centrais são usados. Isso reduz o problema.
As correções asféricas podem ajudar. Eles mudam a forma do espelho um pouco. Não é mais uma esfera perfeita. Isso ajuda a focar os raios melhor.
Ajuste o design do espelho. Às vezes, mudar a maneira como o espelho é feito pode ajudar. Revestimentos especiais ou vários espelhos podem ser usados.
Coma é outra aberração. Afeta as fontes de ponto de eixo.
Off - os pontos do eixo são distorcidos. Eles parecem caudas de cometa. Daí o nome 'coma. '
Astigmatismo e curvatura de campo são outras questões. O astigmatismo faz com que as imagens tenham estrias. A curvatura do campo torna a imagem não plana. É curvado, por isso é difícil concentrar tudo de uma vez.
Estratégias corretivas e considerações de revestimento:
Lentes corretivas podem ajudar. Eles consertam os caminhos de luz.
Revestimentos especiais podem reduzir reflexões indesejadas. Isso ajuda a controlar melhor a luz.
Usar vários espelhos ou lentes juntos também pode ajudar. Eles podem corrigir diferentes aberrações.
| Tipo de aberração | efeito principal | Método de correção de |
|---|---|---|
| Esférico | Blur_edges | Parada de abertura |
| Coma | Comet_tails | Lentes corretivas |
| Astigmatismo | Ondas | Revestimentos especiais |
| Curvatura de campo | Imagem curva | Sys multi -elementos |
O vidro óptico é frequentemente usado. N-BK7 e sílica fundida são tipos comuns.
Eles são bons porque são claros e podem ser bem moldados.
O vidro de baixa expansão como Zerodur® e ULE® também é usado.
Eles não se expandem ou contraem muito com mudanças de temperatura. Isso mantém a forma do espelho estável.
Substratos metálicos, como alumínio e cobre, também são usados. Eles são fortes e podem lidar com alta potência.
O revestimento de alumínio é muito comum. Pode ser protegido ou aprimorado.
Funciona bem em uma banda larga varia de 400 a 2000 nm.
Sua refletância é tipicamente superior a 85% na faixa visível e mais de 90% na faixa do infravermelho próximo.
Revestimentos de prata e ouro são usados para fins especiais.
O ouro é bom para ambientes infravermelhos e de alta temperatura.
A prata funciona bem na faixa visível de 400 a 700 nm.
Os revestimentos dielétricos multicamadas são usados para aplicações específicas, como espelhos EUV e VUV.
Os revestimentos MO/SI são usados para litografia EUV a 13,5 nm.
Eles podem ser projetados para uso de banda estreita ou banda larga.
| do tipo de revestimento | de faixa de comprimento de onda | de refletância | Aplicações |
|---|---|---|---|
| Alumínio | 400–2000 nm | > 85% vis,> 90% NIR | Uso geral |
| Prata | 400–700 nm | Alto | Faixa visível |
| Ouro | Infravermelho | Alto | IR e calor alto |
| Dielétrico | Bandas específicas | Alto | Euv & Vuv |
A precisão da figura de superfície é crucial. É medido nas frações de um comprimento de onda como λ/4 ou λ/10.
Quanto mais perto do perfeito, melhor o espelho se apresenta.
O acabamento superficial e a rugosidade também são importantes. Para os espelhos EUV, o RMS deve ser menor que 3 Å.
As especificações de escavação de arranhões indicam quantos arranhões e escavações são permitidos. Os padrões incluem 60-40 e 40-20.
Espessura central e borda, as tolerâncias de diâmetro também devem ser controladas. Eles afetam como o espelho se encaixa e funciona em dispositivos.
Band - Optics oferece espelhos esféricos côncavos em vários tamanhos. Os diâmetros disponíveis incluem 12 mm, 25 mm, 50 mm, 100 mm, etc. A distância focal varia de 10 mm a 500 mm. Diferentes opções de revestimento estão disponíveis. Eles são revestimentos protegidos de alumínio, ouro e dielétricos.
Os espelhos convexos compactos estão disponíveis para diferentes usos, como sistemas de imagem e espelhos de segurança. Os comprimentos focais típicos são de -10 mm a -200 mm. Você pode escolher vários revestimentos e obter curvas de refletância.
| do tipo espelho (mm) | Diâmetros | Faixa de distância focal (mm) | Opções de revestimento |
|---|---|---|---|
| Côncavo | 12,25,50,100 | 10–500 | Alumínio, ouro, dielétrico |
| Convexo | Tamanhos compactos | −10– -200 | Múltiplas opções |
Você pode solicitar espelhos focais personalizados e espelhos de diâmetro. Ao fazer o pedido, você precisa selecionar o substrato certo para ambientes severos. Requisitos de precisão como figura de superfície e tolerâncias λ/10 devem ser atendidas. As quantidades de tempo de entrega, preços e pedidos mínimos variam. Banda de contato - óptica para obter detalhes.
Banda - a Optics fornece espelhos esféricos EUV com revestimentos multicamadas MO/SI para aplicações de 13,5 nm. Eles têm quase incidência normal e projetos de ângulo de incidentes de 5 °.
Os espelhos esféricos VUV têm revestimento AL/MGF₂ para a faixa de 120 a 200 nm. Eles apresentam ultra - baixa rugosidade da superfície e alta refletância.
| de tipo de espelho | de revestimento | (NM) | Recursos de comprimento de onda |
|---|---|---|---|
| EUV | MO/SI | 13.5 | Multicamada |
| Vuv | Al/mgf₂ | 120–200 | Baixa rugosidade |
Banda - a óptica oferece suportes de espelho de precisão e estágios de ajuste. Eles também têm caixas de proteção e recintos. Os suportes para espelhos para câmaras de vácuo estão disponíveis. Além disso, eles fornecem ferramentas de alinhamento e laser para montagem.
Comece sabendo para que você precisa do espelho. É para lasers, imagem ou iluminação?
Aplicações diferentes precisam de espelhos diferentes. Por exemplo, o laser precisa de alto manuseio de energia. A imagem precisa de boa resolução.
O comprimento de onda também é importante. Os espelhos podem ser usados em faixas UV, VIS, IR ou EUV. O revestimento deve corresponder ao comprimento de onda.
Além disso, pense no meio ambiente. Será em um vácuo, alta temperatura ou atmosfera corrosiva? O espelho deve sobreviver lá.
O diâmetro e a distância focal são fundamentais. Eles decidem o tamanho e o foco do espelho.
Qualidade da superfície e matéria de tolerância à figura. Eles afetam a nitidez da imagem.
A durabilidade do revestimento e a curva de refletância são importantes. O revestimento deve durar e refletir bem.
O material do substrato afeta a expansão térmica e a estabilidade mecânica. Escolha com base em suas necessidades.
Orçamento é um fator. O maior desempenho geralmente custa mais. Encontre um equilíbrio.
| de critério | Considerações |
|---|---|
| Diâmetro | Tamanho necessário |
| Distância focal | Foco necessário |
| Revestimento | Durabilidade e refletância |
| Substrato | Estabilidade e expansão |
| Orçamento | Custo vs. desempenho |
Espelhos côncavos convergem a luz. Eles formam imagens reais ou virtuais.
Espelhos convexos divergem luz. Eles formam imagens virtuais com campos mais amplos de visão.
Escolha com base nas necessidades de seu caminho de luz e imagem. Considere espaço e layout óptico.
| do tipo espelho | do caminho leve | de imagem de imagem | Casos de uso |
|---|---|---|---|
| Côncavo | Convergindo | Real/virtual | Imagem, lasers |
| Convexo | Divergente | Virtual | Segurança, segurança |
Não ignore aberrações. Eles podem desfocar imagens, especialmente em ângulos altos.
Não negligencie o limite de danos de revestimento. Alta potência pode danificar os revestimentos.
Tenha cuidado com as convenções de sinal. Erros na distância da imagem podem levar a erros.
Escolha o hardware de montagem com sabedoria. As montagens inadequadas podem afetar o desempenho.
| Armadilha | como evitar |
|---|---|
| Aberrações | Use o design adequado |
| Dano de revestimento | Verifique o limite de danos |
| Assinar erros | Convenções de check duas vezes |
| Problemas de montagem | Selecione o hardware certo |
Os espelhos esféricos têm uma superfície curva em forma de esfera. Os espelhos parabólicos têm a forma de uma parábola. Os espelhos parabólicos focam raios paralelos em um único ponto sem aberração esférica, enquanto os espelhos esféricos podem causar aberrações.
A distância focal (f) é calculada como f = r / 2, onde r é o raio de curvatura do espelho.
Não idealmente. Os espelhos esféricos geralmente têm aberrações. Os espelhos parabólicos são melhores para colar vigas a laser, pois podem focar os raios paralelos com precisão.
Os espelhos convexos se curvam para fora e refletem raios de luz para fora. Os raios refletidos divergem, de modo que as imagens formadas são virtuais, na vertical e menor que o objeto, localizado atrás do espelho.
Os revestimentos de ouro oferecem alta refletância na faixa infravermelha. Eles também são duráveis e resistentes à oxidação e corrosão, tornando -os adequados para aplicações de RI e ambientes severos.
Use uma parada de abertura para limitar a entrada da luz. Aplique correções asféricas na superfície do espelho. Considere usar vários espelhos ou lentes para minimizar as aberrações.
Você pode comprar espelhos esféricos personalizados de fornecedores ópticos, como Band - Optics, Edmund Optics e Thorlabs. Essas empresas oferecem várias opções de personalização.
O tempo de entrega varia de acordo com o fabricante e a complexidade da ordem. Geralmente, pode variar de algumas semanas a vários meses. Entre em contato com o fornecedor para obter informações específicas do tempo de entrega com base em seus requisitos.
Compreender os espelhos esféricos é importante. Eles têm muitos usos na ótica e na indústria. Band - Optics é dedicado a produzir espelhos esféricos de alta qualidade. Eles oferecem personalização para atender às diferentes necessidades.
Confira a banda - o catálogo da Optics. Eles têm uma ampla gama de espelhos esféricos. Você pode encontrar espelhos que atendam aos requisitos do seu projeto. Seus produtos são confiáveis e com precisão.
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