Что значит сферическое зеркало
Отличия и типы автомобильных зеркал.
Многих посетителей нашего онлайн магазина автозеркал волнует вопрос в чем же отличия сферического зекала от асферического и как же все таки правильно подобрать и купить автомобильное зеркало или зеркальный элемент на свою машину. Все на самом деле не так уж и сложно как кажется на первый взгляд, существует 3 разновидности автомобильных зекрал:
Обычные плоские автомобильные зеркала, их в основном устанавливали на автомобили которым приходилось ездить только по автобанам. Приемущества плоского автозеркала в том что через него водителю удобнее рассчитать расстояние до движущегося позади автомобиля так как оно не удаляет и не приближает объекты. Обычно внутрисалонное зеркало и левое боковое зеркало легковых автомобилей имеют плоский оптический элемент. Такой элемент обеспечивает наиболее адекватную передачу информации об обстановке на дороге.
Правое боковое зеркало на легковых автомобилях, как и зеркала грузовиков, весьма удалены от водителя. Если бы эти зеркала были плоскими, то для обеспечения надлежащего обзора их пришлось бы делать весьма большими, что не приемлемо ни с точки зрения аэродинамики, ни по цене, ни из эстетических соображений.
Для достижения надлежащего обзора в таких зеркалах используют сферический панорамный оптический элемент. Сферический зеркальный элемент обеспечивает необходимый обзор при разумных размерах зеркала. Радиус кривизны его выбирается исходя из необходимого поля обзора, но, согласно стандартам, не может быть меньше 1200 мм для зеркал легковых автомобилей и 1500 мм – для основных зеркал грузовиков.
Сферический зеркальный элемент несколько удаляет предметы. Поэтому зеркала многих иномарок имеют надпись «objects in the mirror are closer than they appear», что означает «объекты в зеркале ближе, чем кажется».
Очень важно, чтобы сферический зеркальный элемент имел равномерную кривизну. Неравномерность кривизны приводит к искажению формы отражаемых объектов и расстояний до них, иногда к двойному отражению объекта, и, вследствие этого, к ошибкам в оценке дорожной обстановки. Элементы с неравномерной кривизной получаются, как правило, при нарушении технологии изготовления (брак).
Это почти плоское зеркало, у которого сбоку стоит секция так называемой «мертвой зоны», которая имеет выпуклость и за счет чего дает водителю больший обзор автодороги. Как правило асферические зеркала ставят в основном на водительскую сторону. Асферические зеркала обеспечивают увеличение зоны обзора за счет особой формы зеркала.
Зеркало разделено на две зоны. Ближняя к водителю и большая по размеру зона «А» представляет собой обыкновенное сферическое зеркало. Поле обзора в этой зоне не должно быть меньше, чем это предусмотрено стандартами для зеркал соответствующего класса.
Дальний от водителя край оптического элемента (зона «В») выгнут по особому закону, с планомерным увеличением кривизны по мере приближения к краю зеркала. Благодаря этому в асферической зоне просматривается увеличенный сектор пространства.
Однако, в этой зоне форма объектов сильно искажается, а расстояния вообще оценить невозможно. Поэтому между сферической и асферической зоной на зеркало наносят разделительную линию. Кривизна зеркала подобрана таким образом, чтобы по мере сближения объекта с автомобилем наблюдателя, его отражение плавно перемещалось из асферической зоны в сферическую и приобретало реальные очертания.
Как выбрать зеркало для авто и избавиться от «слепых» зон
Зеркала заднего вида в машине помогают чувствовать габариты авто, парковаться и ориентироваться в потоке. Но, если они установлены неправильно, либо сами по себе не качественные, либо плохо отрегулированные, то не избежать ДТП и прочих проблем. Что с этим делать? Большинство автолюбителей меняют их на новые. Но как выбрать зеркало, чтобы снова не прогадать? Об этом на РЕН ТВ рассказали эксперты «Самой полезной программы» с Владимиром Щегловым.
Видеокамера заднего вида
Вместо зеркала – видеокамера. Так решили эту проблему в США. Автолюбители устанавливают камеру в задней части автомобиля. Прибор в режиме реального времени транслирует изображение на монитор – он находится в салоне машины. Девайс даже позволяет при необходимости менять угол обзора. Казалось бы, удобно, но эксперты уверяют: доверять такому гаджету нельзя. Дело в том, что водитель не чувствует габариты собственной машины и не может объективно оценить расстояние до препятствия. А так и до аварии недалеко. Мало того, в России из-за этого девайса могут возникнуть проблемы с техосмотром.
Автоэксперт Андрей Трой советует не рисковать и не тратить деньги на модные гаджеты. Лучше штатного зеркала, по его мнению, нет ничего. А увеличить угол обзора при желании можно и самостоятельно.
Как увеличить угол обзора?
Чтобы такого не произошло, Андрей советует заранее замерить расстояние от козырька до зеркала. К тому же не обязательно менять всю конструкцию целиком. Можно купить так называемое зеркало-накладку.
Сферическое зеркало
Асферическое зеркало
Осторожно нужно пользоваться и так называемым асферическим зеркалом. По сути, оно тоже панорамное, но с дополнительной секцией сбоку. Она выгнута особым образом, благодаря чему слепых сон у водителя становится еще меньше. Но оценить расстояние от машины до препятствия, которое попадает в поле зрения этого участка, почти невозможно.
Какими должны быть боковые зеркала?
Левое – плоское, а правое – сферическое. Такими должны быть боковые зеркала заднего вида в машине. Только в таком случае водитель может видеть все, что происходит вокруг его автомобиля во время движения. Причем эксперты не рекомендуют менять штатную конструкцию. Результат получится только хуже. К тому же есть риск повредить корпус или механизм регулирования положения зеркала.
Выбор зеркала в праворульный автомобиль
Но что делать владельцам праворульных автомобилей? С обычными зеркалами им очень сложно маневрировать на дорогах с правосторонним движением. Первый вариант: поменять плоское левое зеркало на панорамное или асферическое.
Установить «пятачок» можно и внутри автомобиля. Конечно, обзор дороги от этого не увеличится, но зато с помощью такой сферы можно наблюдать за детьми или другими пассажирами в салоне.
Еще больше экспериментов и лайфхаков смотрите в «Самой полезной программе» с Владимиром Щегловым на РЕН ТВ! Каждую субботу в 10:05 на нашем канале!
Сферическое зеркало
Сферическое зеркало — зеркало, отражающая поверхность которого имеет вид сегмента сферы.
Содержание
Описание
Сферическое зеркало может быть выпуклым или вогнутым — в зависимости от того, какая сторона сегмента сферы — выпуклая или вогнутая — является отражающей. Центр соответствующей сферическому зеркалу сферы называется его центром или оптическим центром, середина сегмента — полюсом зеркала, прямая, проходящая через центр и полюс — главной оптической осью зеркала. Другие прямые, проходящие через центр зеркала и точку, отличную от полюса, называются его побочными оптическими осями.
Параксиальные лучи, параллельные главной оптической оси выпуклого сферического зеркала, так же как и продолжения параксиальных лучей, параллельных главной оптической оси вогнутого сферического зеркала, пересекаются в одной точке, называемой его фокусом. Он расположен посередине между центром и полюсом зеркала, то есть расстояние (f) его до зеркала равно половине радиуса (R):
У сферического зеркала, как вообще у любого зеркала, отсутствует хроматическая аберрация, но выражена сферическая аберрация. Сферическая аберрация выражена потому, что в отличие от параболического зеркала (то есть сегмента параболоида вращения), сферическое зеркало может собирать в одной точке лишь параксиальные лучи, то есть те из лучей, параллельных главной оптической оси, которые близки к этой оси. Сферическая аберрация в одном из примеров применения сферического вогнутого зеркала, зеркально-линзовом телескопе системы Дмитрия Максутова, устраняется компенсированием специально подобранной линзой — мениском.
Известным примером выпуклого сферического зеркала является ёлочный шар.
Построение изображения в сферическом зеркале
Проще всего построить изображение отрезка, перпендикулярного главной оптической оси зеркала и настолько небольшого по высоте, что луч, исходящий из его верхней точки и параллельный главной оптическое оси зеркала — параксиальный. Его изображение будет также перпендикулярным главной оптической оси зеркала, расстояние его от зеркала при известном расстоянии от зеркала до предмета и фокусного расстояния зеркала можно вычислить по формуле зеркала. Высота изображения (y’) будет равна произведению высоты предмета (y) на отношение расстояния от изображения до зеркала (v) к расстоянию от зеркала до предмета (u):
Для вогнутого сферического зеркала
Если сферическое зеркало вогнутое, возможны различные случаи расположения изображения относительно зеркала при различных расстояниях до предмета. Буквой C обозначен центр зеркала, а буквой F — его фокус. При u>f формула зеркала имеет вид:
а при u Для выпуклого сферического зеркала
Построение изображения в выпуклом сферическом зеркале проще, чем в вогнутом: здесь при любом расстоянии предмета до зеркала его изображение будет расположено за зеркалом. На рисунке ниже буквой F обозначен фокус выпуклого зеркала, буквой V — полюс, y — высота предмета, y’ — высота изображения. Формула зеркала в этом случае имеет вид:
Для построения взято два луча:
Таким образом, верхней точкой изображения будет точка пересечения продолжения первого отражённого луча и продолжения второго отражённого луча.
Выпуклое зеркало: характеристики, формирование изображения, применение
Выпуклое зеркало — это зеркало, отражающая поверхность которого является внешней поверхностью сферы.
Применение.
Управляя автомобилем, водитель не может представить себе отсутствие зеркал. Без них безопасность движения значительно снизилась бы. Боковые зеркала (рис. 1а) позволяют видеть позади автомобиля, что облегчает движение задним ходом или смену полосы движения.
В местах с ограниченной видимостью (например, на перекрестках или выездах с территории) водитель использует выпуклые зеркала (рис. 1б). Однако выпуклое зеркало не дает реалистичной оценки расстояния. По этой причине, а также по многим другим, стоит ознакомиться с теоретической основой вопроса, описанного в данной статье. Это «облегчит жизнь» в современном мире и позволит избежать многих проблем.
Рис. 1. Выпуклые зеркала на примерах
Изучив представленную информацию, вы начнете понимать применение выпуклого зеркала в окружающем мире и описывать получаемые в нем изображения.
Характеристики, описывающие выпуклое сферическое зеркало
Как получить выпуклое зеркало?
Чтобы получить сферическое зеркало, нужно взять сферу, то есть поверхность сферы, и отрезать от нее фрагмент. Затем полученную сферическую часть следует покрыть отражающим слоем (рис. 2). Придав зеркальный блеск его внешней стороне, мы получим выпуклое сферическое зеркало.
Рис. 2. Часть сферы была создана путем отрезания фрагмента сферы
Параллельные лучи, падающие на сформированное таким образом зеркало, после отражения от его поверхности не пересекаются в одной точке, а образуют расходящийся пучок — как показано на рис. 3 (чтобы избежать сферической аберрации, мы рассматриваем осевые лучи, то есть те, которые лежат вблизи оптической оси системы).
Однако, нарисовав продолжения этих лучей, мы увидим, что они пересекаются по другую сторону зеркала — в точке, которую мы называем фокусной и обозначаем буквой F. Если поместить в эту точку экран, изображение предмета на нем не появится — следовательно, фокус имеет другую природу, чем в случае вогнутого сферического зеркала — он мнимый (кажущийся). Расстояние между фокусной точкой и зеркалом называется фокусным расстоянием и обозначается буквой f.
Связь между радиусом кривизны зеркала (т.е. радиусом сферы, из которой образовано зеркало) и фокусным расстоянием выражается формулой: f = r / 2, где:
f — фокусное расстояние [м];
r — радиус кривизны зеркала [м].
Рис. 3. Путь параллельных лучей, падающих на сферическое выпуклое зеркало
Формирование и построение изображений в выпуклых зеркалах
Для построения изображения, создаваемого выпуклым сферическим зеркалом, как и в случае с вогнутым сферическим зеркалом, мы используем два луча, отраженных от его поверхности. В точке пересечения их продолжений мы получим искомое изображение. Здесь могут быть использованы следующие лучи:
При применении уравнения зеркала необходимо учитывать знаки отдельных величин. Если предположить, что лучи света падают на зеркало слева направо, тогда стоит считать, что слева от отражающей поверхности (то есть в направлении лучей) — величины будут иметь знак «+», а справа от этой поверхности — знак «-«. Поэтому в случае выпуклого сферического зеркала и радиус кривизны зеркала, и фокусное расстояние отрицательны.
Рассмотрим далее, как можно описать зависимость y от x. Преобразуя вышеприведенное уравнение, получаем: y = f / (1 — f / x).
Представим это на графике y(x) (см. рисунок 5):
Рассмотрим график y(x) (рис. 5). В зависимости от расстояния объекта от зеркала можно заметить, что формируемое в нем изображение выглядит следующим образом:
При x > 0 между отражающей поверхностью и фокусом всегда формируется изображение. Это мнимый, прямой и уменьшенный образ.
Сходящийся луч также может быть направлен на выпуклое зеркало. Это означает, что в точке пересечения лучей должно появиться действительное (реальное) изображение, но этого не происходит, потому что лучи отражаются. Тогда мы говорим о мнимом объекте. Лучи, отраженные от зеркала, пересекаются, давая действительное изображение (рис. 7.). Используя правило о знаках величин, запишем: f 0.
Для 0 > x > f мнимый объект дает нам действительное изображение.
Рис. 8. Мнимое изображение мнимого объекта
Для x > 0 и |x| > |f| мнимый объект дает нам мнимое изображение.
Линейное увеличение.
Почему мы используем здесь модуль от деления y на x? Мы используем его, потому что величины x и y могут принимать отрицательные значения. С другой стороны, отношение двух высот ho и hp не может быть меньше нуля.
При p > 1 мы получаем увеличенное изображение, при p
Зачем на дорогах устанавливают сферические зеркала?
Каждый водитель хотя бы раз замечал установленное на обочине дороги круглое зеркало, в котором отражаются все проезжающие автомобили. Чаще всего их устанавливают на пересечениях главной дороги с второстепенной, но особенно много таких зеркал на горных серпантинах. Но вот для чего они нужны и как этими зеркалами пользоваться?
Никаких слепых зон
Сферические зеркала нужны для того, чтобы водитель мог лучше разглядеть едущий по дороге автомобиль. Иногда второстепенная дорога выходит на главную под таким углом, что водитель может увидеть едущие автомобили только после выезда, а это очень опасно. Чаще всего такое бывает при выезде из ворот, которые вплотную прилегают к краю дороги или при выезде из дворовой территории через арку. В этих случаях с правой стороны устанавливается сферическое зеркало, в котором отражается поток машин. Глядя в него, водитель может определить момент для безопасного выезда.
Просто и очень полезно
Также подобные зеркала устанавливают на крутых и узких поворотах, чтобы водители могли увидеть, нет ли на встречной полосе транспорта. Довольно часто сферические зеркала устанавливают на сложных пешеходных переходах там, где водители не имеют возможности оценить насколько безопасен проезд. Зеркала спроектированы таким образом, что в них всё хорошо видно даже ночью, а сферическая поверхность позволяет подробно разглядеть дорогу.
Изготавливают такие зеркала из пластика, на который наносится специальное зеркальное покрытие. В отличие от стеклянных, пластиковые зеркала дешевле и более стойки к механическим повреждениям и негативным погодным условиям. В особо ответственных местах внутрь сферического зеркала устанавливается подогрев, чтобы такое стекло не покрывалось инеем на морозе. Таким образом, если вам по дороге попалось такое зеркало, то не стоит его игнорировать и ехать наобум, обязательно притормозите и оцените дорожную обстановку в отражении.