球面|物理

球面がたくさんあります私たちは日常生活の中で無意識のうちにそれらがどのように機能しているのかをほとんど認識していません。たとえば、あなたがかけている眼鏡や車のミラーは球面になっています。

光の方向の変化、または透明な媒体から移動する光波の単なる曲がりは、波の速度によって引き起こされます。この現象は屈折として知られています。自然の中でこの現象に出くわします。レンズは、屈折によってのみ通過する光線を収束または発散させる傾向があります。

光の屈折は、光がある媒体から別の媒体に移動して方向を変える表面現象です。このような現象では、光線の媒質が変化すると、光の速度も変化します。屈折は、光が異なる光学密度を持つ 2 番目の媒体に入るときに、2 つの異なる媒体の境界面で光線が曲がるときに発生します。

球面について詳しく見ていきましょう。

球面からの光の反射

球の形に似ているミラーまたはサーフェスは、球面ミラーまたはサーフェスと呼ばれます。つまり、球面鏡は、球体から部品を切り取ったように見えます。球面鏡には、凹面鏡と凸面鏡の2種類があります。

凹面鏡 – 収束ミラーとも呼ばれるこのタイプのミラーは、入射する光線を収束させることが知られています。光線が凹面鏡に当たると、光線は一点に収束します。そして、このタイプの鏡は内側に湾曲しています。このようなミラーは、車両のミラーや街路灯に使用されています。

凸面鏡 – 凹面鏡とは異なり、このタイプの鏡は外側に湾曲しています。凸面鏡によって形成される像は、正立、虚像、縮小像です。光のビームが表面に当たると、線は発散または拡散して反射されます。このため、これらのミラーは発散ミラーとして知られています。

2つの球面レンズが互いに接触すると（向かい合って）、球面レンズ形状を形成します。球面レンズには、凹レンズと凸レンズの2種類があります。光線が凹レンズを通過すると、虚像、正立像、縮小像が形成されます。

レンズには大きく分けて凸レンズと凹レンズの2種類があります。それらについて詳しく学びます。ガラスやプラスチックからレンズが作られ、必要な形に研磨または成形されます。レンズは光を集めて像を形成することができますが、プリズムはできません。

2 つの面に囲まれた透明な媒体で、そのうちの 1 つが湾曲している必要があります。 2 つの面の間のギャップが小さい場合、レンズは薄く、レンズは正の焦点距離で収束し、焦点距離が負の場合は発散します。

レンズの前提条件は、レンズが薄いことです。したがって、レンズの開口は小さく、対象物は主軸の近くにあり、入射光線はレンズの表面または主軸に対して小さな角度を成します。

レンズの中心点は、レンズの光心と呼ばれます。レンズの光学中心を通る線は、一般に主軸として知られています。主軸は、レンズの凸面と凹面に垂直です。

凸レンズ :主焦点と焦点距離 – 主軸を通り、凸面を通過する平行光線は、主軸上の点に収束します。この屈折点は、主焦点として知られています。レンズには 2 つの球面があるため、レンズには 2 つの焦点があります。

凹レンズ: 主焦点と焦点距離 – 主焦点とは、光が主軸に平行に進む主軸上の点であり、凹レンズを通過した後に発散するように見えます。焦点距離は、光学中心と主焦点の間の距離です。

球面レンズからの画像の位置を決定します。レンズを通して結像を理解することが重要です。

観察者がレンズを通してアイテムの写真を見ると、それらが見られた場所に画像が生成されます。その結果、レンズを介した多数の光線の通過を追跡すると、光線は画像が形成される点で交差します。

球面レンズの式は次のとおりです:

1/v – 1/u =1/f

この式は、物体距離 (u)、像距離 (v)、焦点距離 (f) の関係を表しています。

凸面鏡と凹面鏡の両方が日常生活で使用されており、どちらも異なる動作をします。ミラーによって形成される画像のサイズは、ミラーとオブジェクト間の距離によって異なります。球面での光の反射と屈折に関するいくつかの事実と数字を理解しました。