Gương cầu lồi là gì?

Các loại dụng cụ phản xạ, khúc xạ ánh sáng như gương cầu lồi, gương cầu lõm, kính lúp, gương phẳng là những khái niệm quan trọng trong ngành vật lý nói chung và quang học nói riêng. Trong bài viết hướng dẫn kiến thức vật lý cơ bản này mình sẽ giới thiệu về gương cầu lồi.

Gương cầu lồi là gì?

Gương cầu lồi là một gương cong có bề mặt phản chiếu về phía nguồn sáng. Bề mặt lồi ra này phản chiếu ánh sáng ra bên ngoài và không được sử dụng để tập trung ánh sáng. Những gương này tạo thành một hình ảnh ảo là tiêu điểm và tâm cong. Điều này dẫn đến việc hình thành các hình ảnh không thể chiếu trên màn hình vì hình ảnh nằm trong gương. Hình ảnh trông nhỏ hơn vật thể từ xa nhưng lớn hơn khi vật thể lại gần gương hơn. Khoảng cách từ mặt trước của gương đến tiêu điểm là độ dài tiêu cự.

Cách xác định hình ảnh tạo thành bởi gương cầu lồi

Ta xây dựng một sơ đồ tia, đơn giản là vẽ một hình cho thấy đường đi của một vài tia sáng quan trọng khi chúng chiếu vào bề mặt gương phân kỳ và dội ngược lại.

Bước 1: Để tạo một sơ đồ tia, đầu tiên vẽ gương ở giữa trang và sau đó vẽ một trục ngang qua tâm của gương. Đo cẩn thận độ dài tiêu cự và đánh dấu nó trên sơ đồ. Đối với gương cầu lồi, tiêu điểm sẽ ở phía sau gương. Bây giờ, đo khoảng cách đến đối tượng và đánh dấu khoảng cách này trước gương. Bạn không phải lo lắng về việc vẽ đối tượng chính xác. Chỉ cần vẽ một mũi tên thẳng đứng để đại diện cho đối tượng.

Bước 2: Thực hiện vẽ ba tia đặc biệt sau đây. Tia đầu tiên phải song song với trục hoành và phải đi từ đỉnh của vật tới bề mặt gương. Sau khi chạm vào gương, nó sẽ bị phản xạ dọc theo đường thẳng hàng với tiêu điểm.

Tia thứ hai cũng bắt đầu tại vật thể và sẽ đi về phía gương dọc theo đường được xếp thẳng hàng với tiêu điểm. Khi nó chạm vào bề mặt của gương, nó sẽ bị phản xạ song song với trục ngang.

Cuối cùng, tia thứ ba sẽ kéo dài từ đỉnh của vật đến tâm gương. Nó sẽ phản xạ trở lại ở cùng một góc sẽ chạm vào gương.

Khi vẽ xong ba tia này, có thể sử dụng chúng để tìm ra nơi hình ảnh sẽ được hình thành và các đặc điểm của hình ảnh (thực hay ảo, thẳng đứng hoặc đảo ngược, lớn hơn hoặc nhỏ hơn).

Bước 3: Các trường hợp tạo thành ảnh khi ánh sáng tiếp xúc với gương phân kỳ gồm:

Nếu ba tia vừa vẽ đều gặp nhau tại một điểm trước gương, thì đó là một hình ảnh thật. 

Nếu chúng không gặp nhau, bạn cần tiếp tục ba đường phản chiếu phía sau gương cho đến khi chúng gặp nhau. Nên vẽ các đường đứt nét cho các tia này bởi vì ánh sáng không thực sự đi phía sau gương, nó chỉ xuất hiện. Nếu các tia gặp nhau phía sau gương, hình ảnh là ảo. Trong trường hợp này, chúng ta có thể thấy rằng hình ảnh là ảo và thẳng đứng. Nó cũng nhỏ hơn nhiều so với đối tượng ban đầu.

Cấu tạo gương cầu lồi

Gương cầu lồi được mô tả là một phần của một quả cầu thủy tinh bị cắt. Nếu mặt ngoài của quả cầu được mạ bạc sao cho có thể phản chiếu ánh sáng, thì gương được xem là gương lồi hay gương phân kỳ.

• Tâm của gương cầu được gọi là tâm cong (C)  
• Đường đi từ bề mặt gương qua tâm của quả cầu được gọi là trục chính. 
• Một tiêu điểm (F) nằm dọc theo trục chính, ở giữa bề mặt của gương và tâm cong. 

Lưu ý rằng tâm cong và tiêu điểm được đặt ở phía bên của gương đối diện với vật thể – phía sau gương. Vì tiêu điểm nằm phía sau gương cầu lồi, nên một gương như vậy được cho là có giá trị độ dài tiêu cự âm.

Vị trí và tính chất của vật thể trong gương cầu lồi 

Có hai khả năng liên quan đến vị trí của vật thể trong gương lồi gồm: khi vật ở vô cực và khi vật ở khoảng giữa vô cực.

Khi vật thể ở vô cực

Khi vật ở vô cực, một hình ảnh có kích thước điểm được hình thành ở tiêu điểm chính là phía sau gương cầu lồi. Hình ảnh được hình thành có kích thước nhỏ, ảo và thẳng đứng.

Khi vật ở giữa khoảng vô cực và cực

Khi vật ở giữa vô cực và cực của gương lồi, hình ảnh giảm dần, ảo và dựng được hình thành giữa cực và tiêu điểm tức là phía sau gương. Hình ảnh được hình thành là giảm dần, ảo và thẳng.

Tính chất ảnh khi đi qua gương cầu lồi

• Bất kì tia tới đi song song với trục chính trên đường tới gương cầu lồi sẽ phản xạ theo cách mà phần mở rộng của nó sẽ đi qua tiêu điểm.
• Bất kì tia tới đi tới gương cầu lồi sao cho phần mở rộng của nó đi qua tiêu điểm sẽ phản xạ và truyền song song với trục chính .

Tác dụng của gương cầu lồi

Trong thực tế gương cầu lồi được áp dụng nhiều giúp việc quan sát vật thể dễ dàng hơn, một vài ứng dụng gương lồi gồm:

• Nó thường được sử dụng ở hành lang của các tòa nhà bao gồm cửa hàng, trường học, bệnh viện, khách sạn và các tòa nhà chung cư.
• Chúng được sử dụng những đoạn đường dốc, đèo, góc cua để cung cấp sự an toàn cho tất cả người đi xe đạp và người lái xe tại các khúc cua và ngã rẽ và những nơi khác, nơi thiếu tầm nhìn.
• Chúng cũng được sử dụng trong một số máy rút tiền tự động như một tính năng bảo mật tiện dụng cho phép người dùng xem tất cả những gì đang xảy ra đằng sau.
• Chúng được sử dụng làm gương chiếu hậu trên xe ô tô và ký hiệu cảnh báo người lái xe tại những đoạn đường nguy hiểm.

Kết luận: Mình chỉ giới thiệu những khái niệm cơ bản nhất mà một gương cầu lồi, ngoài ra người dùng có thể tham khảo thêm các kiến thức nâng cao khác nha.