球面ミラーはキャップ、つまり内部 (凹面鏡) または外部 (凸面鏡) 反射を持つ球の一部です。入射する光を偏向させる方法に応じて、これらの鏡はさまざまな種類の像を形成し、日常的な用途に使用できます。
凸面鏡は視野を広げる効果があり、車のバックミラーなどに広く使われています。凹面鏡は光線を焦点に集中させ、太陽エネルギープラントで太陽光の集中から熱を生成するために使用されます。これらの植物では、水を蓄える大きな塔に鏡が太陽光を集めます。水は加熱されると蒸気になり、タービンを回転させて電気エネルギーを生成します。
物理的な観点から見ると、球面鏡にはそれを特徴付けるいくつかの要素があり、それによって球面鏡がどのように機能し、画像を形成するかを理解することができます。ここでは、ミラーを構成する要素とガウス方程式が示されます。
上の画像には、球面ミラーの構成の一部である要素があります。つまり、次のとおりです。
曲率中心(C): ミラーが取り除かれた球の中心です。
頂点(V): ミラーの最も外側の点であり、キャップの極に対応します。
焦点(F): 曲率の中心と頂点の間の中点です。
開口角(Â): 点 A と B の間の中心角。
主軸:ミラー要素が配置されているセグメント。
曲率中心と頂点の間の距離はミラーの半径 (R) に相当するため、焦点は半径の半分であると言えます。
F = R
2
いわゆるガウス方程式、または共役点の方程式は、物体の位置 (p)、結像の位置 (p’)、およびミラーの焦点 (F) を関係付けます。
1 = 1 + 1
Fp’
球面ミラーで形成された画像が鮮明であるためには、いわゆるガウス鮮明度条件に従わなければなりません。
光は主軸と平行に落ちなければなりません。
ミラーの開き角度は 10° 未満である必要があります。