Planspiegel - Plane mirror
Ein Planspiegel ist ein Spiegel mit einer ebenen ( planaren ) reflektierenden Oberfläche. Bei Lichtstrahlen , die auf einen ebenen Spiegel treffen, ist der Reflexionswinkel gleich dem Einfallswinkel. Der Einfallswinkel ist der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und der Oberflächennormalen (eine gedachte Linie senkrecht zur Oberfläche). Daher ist der Reflexionswinkel der Winkel zwischen dem reflektierten Strahl und der Senkrechten, und ein kollimierter Lichtstrahl breitet sich nach der Reflexion an einem ebenen Spiegel nicht aus, mit Ausnahme von Beugungseffekten .
Ein ebener Spiegel macht ein Bild von Objekten vor dem Spiegel; diese Bilder scheinen hinter der Ebene zu liegen, in der der Spiegel liegt. Eine gerade Linie, die von einem Teil eines Objekts zum entsprechenden Teil seines Bildes gezogen wird, bildet einen rechten Winkel mit der Oberfläche des ebenen Spiegels und wird von dieser halbiert. Das von einem Planspiegel erzeugte Bild kann entweder virtuell sein (dh die Lichtstrahlen kommen nicht wirklich aus dem Bild) oder real (dh die Lichtstrahlen kommen tatsächlich aus dem Bild). Aber es ist immer aufrecht und hat die gleiche Form und Größe wie das Objekt, das es reflektiert. Ein virtuelles Bild ist eine Kopie eines Objekts, das an der Stelle gebildet wird, von der die Lichtstrahlen zu kommen scheinen. Tatsächlich ist das im Spiegel erzeugte Bild ein perverses Bild ( Perversion ), es gibt ein Missverständnis unter den Menschen, dass sie mit perversen und seitlich invertierten Bildern verwechselt wurden. Spiegelt sich eine Person in einem ebenen Spiegel, erscheint das Bild ihrer rechten Hand als die linke Hand des Bildes.
Planspiegel sind die einzige Spiegelart, bei der ein Objekt immer ein virtuelles, aufrechtes und gleichgroßes Bild wie das Objekt erzeugt, jedoch ist dies für andere Spiegelarten nur unter bestimmten Bedingungen möglich. Die Brennweite eines Planspiegels ist jedoch unendlich ; seine optische Leistung ist null.
Mit der Spiegelformel:
1/u +1/v =1/f
1/u=-1/v seit [1/f=0]
=> u=-v
Konkave und konvexe Spiegel (sphärische Spiegel) sind ebenfalls in der Lage, virtuelle Bilder ähnlich einem Planspiegel zu erzeugen. Die von ihnen erzeugten Bilder haben jedoch nicht die gleiche Größe wie das Objekt wie bei einem Planspiegel. Bei einem konvexen Spiegel wird das erzeugte virtuelle Bild immer verkleinert, wohingegen bei einem konkaven Spiegel, wenn das Objekt zwischen dem Fokus und dem Pol platziert wird, ein vergrößertes virtuelles Bild erzeugt wird. Daher wird bei Anwendungen, bei denen ein virtuelles Bild der gleichen Größe erforderlich ist, ein Planspiegel gegenüber sphärischen Spiegeln bevorzugt.
Vorbereitung
Ein Planspiegel wird unter Verwendung einer stark reflektierenden und polierten Oberfläche wie einer Silber- oder Aluminiumoberfläche in einem Prozess namens Versilberung hergestellt . Nach dem Versilbern wird auf der Rückseite des Spiegels eine dünne Schicht aus rotem Bleioxid aufgetragen. Die reflektierende Oberfläche reflektiert den größten Teil des auf sie einfallenden Lichts, solange die Oberfläche nicht durch Anlaufen oder Oxidation kontaminiert wird . Die meisten modernen Planspiegel sind mit einem dünnen Stück Flachglas ausgestattet , das die Spiegeloberfläche schützt und verstärkt und das Anlaufen verhindert. Historisch gesehen waren Spiegel einfach flache Stücke aus poliertem Kupfer , Obsidian , Messing oder einem Edelmetall. Es gibt auch Spiegel aus Flüssigkeit , da die Elemente Gallium und Quecksilber im flüssigen Zustand beide hochreflektierend sind.
Beziehung zu gekrümmten Spiegeln
Mathematisch kann ein Planspiegel als die Grenze eines konkaven oder eines konvexen sphärisch gekrümmten Spiegels als Radius betrachtet werden, und daher wird die Brennweite unendlich.