Сферични и параболични огледала

В предишни видеа сме виждали свойствата на вдлъбнатите и изпъкналите огледала и техните приложения, но въз основа на формата хората обикновено говорят за два вида огледала – параболични огледала и сферични огледала. В това видео ще проучим какви са тези и къде се използват. Ако искаш да създадеш, да кажем, вдлъбнато огледало, което може да фокусира всички успоредни лъчи светлина в единична точка, тогава необходимата форма се нарича парабола, а такива огледала се наричат параболични огледала. Ако не знаеш какво означава парабола, не се тревожи много за това, това е просто име, което даваме на тази определена форма. Като цяло, параболичните огледала са огледала, които са част от парабола. Можеш да го направиш голяма или малка част от парабола, но трябва да е част от парабола. И тук виждаме вдлъбнато огледало, но същото нещо важи и за изпъкналите огледала. Създаването на параболична форма е малко трудно, понеже ако погледнеш тази форма внимателно, виждаш, че при тази точка – наричаме я връх на параболата – но при тази точка виждаш, че имаме крива, но, че докато се отдалечаваш от този връх, например ако разгледаш тази точка тук, формата е доста изравнена. Можеш ли да видиш това, докато се отдалечаваш? Близо до върха трябва да е изкривено, а когато се отдалечиш повече, става по-плоско. И това е странна форма и да я направиш правилно е трудно, но знаеш коя е най-лесната форма за точно пресъздаване – предполагам можеш да познаеш, че е кръг, но, за да сме по-точни, в три измерения е сфера или кръгла топка, и това ни води до сферичните огледала. Сферичните огледала са огледала, които са част от сфера. Наричат се сферични огледала и са част от сфера, и тъй като сферите са най-лесни за създаване, сферичните огледала са лесни за създаване. Но ето какво... Видяхме, че параболичната форма е това, което е необходимо за фокусиране на всички успоредни светлинни лъчи в една точка, а какво се случва тук? Да вземем няколко успоредни лъча и да видим какво се случва. Ясно виждаме, че лъчите светлина не биват фокусирани при единична точка и това не трябва да е изненадващо, понеже вече говорихме, че единствената форма, която може да направи това, е параболата. Очевидно всичко различно от парабола, като сфера, няма да може да фокусира успоредните лъчи светлина в единична точка. Валиден въпрос може да е защо създаваме тези огледала, след като те не фокусират светлинни лъчи в единична точка. Причината е, че ако внимателно погледнеш това тук, тогава ще видиш, че тези лъчи светлина, които са много далеч от ръба, тези лъчи светлина са отговорни за невъзможността за фокусиране в единична точка. Нека променя цвета на това, за да можеш да видиш по-добре. Ето, можеш да видиш, че тези лъчи светлина карат тази точка да се разсейва и едно решение е да се отървем от тези лъчи светлина. И можем да направим това като премахнем тази част от огледалото – да я премахнем и да видим какво се случва. И сега тази точка е станала по-ясна от преди, понеже се отървахме от тези допълнителни лъчи. Сега, когато получаваме по-малко светлина, не е толкова ярка като преди, но е по-ясна от преди и можем да предположим, че за да я направим още по-ясна, трябва да премахнем още от това огледало. Да направим това. Ясно виждаш, че сега почти всички лъчи светлина ясно са фокусирани в единична точка. Можем да заключим, че стига да построим сферично огледало, което да е много малка част от сфера, тогава то ще е почти способно да фокусира всички успоредни лъчи в единична точка и ако се чудиш защо това работи добре за нас, това е понеже, когато вземеш малка част от тази сфера, тя добре съвпада с тази малка част от параболата – нека оставя това отгоре и да ти покажа. Ако вземем това малко сферично огледало и опитаме да го държим върху тази парабола, забележи, че то добре съвпада с тази параболата и затова може да се държи като парабола и да фокусира всички успоредни лъчи светлина, но ако вземеш голямата част от сферата, можеш да видиш – това не е напълно точно – но можеш да видиш, че сега двете форми вече не съвпадат и, накратко, ако точността не ни интересува много и не ни пречи да имаме малки огледала, тогава можем да използваме сферични огледала, които са част от сфера – те са по-лесни за създаване и, като резултат, те са по-евтини и по-достъпни, което е перфектно за образователни цели и затова вероятно ги използваш в лабораторията. Но, от друга страна, ако искаме да създадем гигантски космически телескоп за научни цели, при което искаме да гледаме огромни отдалечени галактики и звезди, тогава ще искаме огледало, което е възможно най-точно. И в такива случаи, ако бюджетът не е ограничен, ще изберем параболични огледала.