Se poniamo un oggetto luminoso davanti ad uno specchio concavo (per esempio sferico) si ottiene una immagine
via via diversa in dipendenza da dove si colloca l'oggetto luminoso.
Immaginiamo di porre l'oggetto luminoso, che rappresenteremo graficamente con una freccia, posta rispetto allo
specchio come nella figura seguente. Secondo l'ottica geometrica dall'oggetto luminoso dipartono raggi luminosi
in tutte le direzioni. Quelli che colpiranno lo specchio verranno da esso riflessi secondo le leggi della riflessione.
Studiamo il fenomeno elencando vari casi.
- 1 - oggetto luminoso posto ad una distanza dallo specchio superiore al doppio della distanza
focale :
Consideriamo due raggi incidenti uscenti da A per i quali sia facile costruire i rispettivi raggi riflessi.
Il raggio che parte da A e si propaga parallelamente all'asse ottico incontra lo specchio e si riflette in modo che
l'angolo di incidenza sia uguale all'angolo di riflessione (
). Sappiamo che tale raggio riflesso passa per il fuoco
F . Il raggio che partendo da A incontra lo specchio nel vertice V si riflette alla stessa maniera (
). I due
raggi riflessi si incontrano allora in A' .
Se si esegue la costruzione geometrica di tutti i raggi riflessi relativi ai raggi incidenti uscenti da A , si trova che tutti
si intersecano on A' . Allora, secondo l'ottica geometrica, in A' si forma l'immagine del punto A . Eseguendo lo
stesso procedimento per tutti gli altri raggi partenti dall'oggetto ed incidenti nello specchio, si otterrà allora una
immagine reale, capovolta, rimpicciolita e vicina al fuoco. Graficamente :
Essa è reale perché l'immagine che si ottiene potrebbe essere raccolta su uno schermo o impressionare una lastra
fotografica posta dove essa si forma.
Essa è capovolta rispetto all'oggetto luminoso.
Essa è rimpicciolita perché più corta dell'oggetto luminoso.
Se avviciniamo l'oggetto luminoso al fuoco, otteniamo che l'immagine si ingrandisce e si allontana dal fuoco verso
l'oggetto :
Naturalmente, occorre che lo specchio sia piccolo rispetto al raggio di curvatura affinché non si abbia
l'aberrazione tipica degli specchi sferici (dovuta al fatto che solo i raggi paralleli all'asse ottico e ad esso
vicini si riflettono passando per il fuoco, aberrazione inesistente per gli specchi parabolici).
Se l'oggetto luminoso è posto all'infinito, situazione tipica delle osservazioni astronomiche, l'immagine diventa
puntiforme e posta sul fuoco F . Questo lo si comprende perché nello specchio arrivano solo raggi paralleli (o
quasi) all'asse ottico ed essi vengono convogliati tutti nel fuoco F :
- 2 - oggetto luminoso posto sul centro C dello specchio :
Quando l'oggetto si trova sul centro C dello specchio (il centro della sfera da cui è stato ricavato lo specchio) si
ottiene un'immagine ancora nel centro C ma capovolta con le stesse dimensioni dell'oggetto :
- 3 - oggetto luminoso posto fra il fuoco F ed il centro C dello specchio :
Quando l'oggetto è fra in fuoco F ed il centro C dello specchio, si ottiene un'immagine rovesciata, ingrandita
oltre il centro C :
- 4 - oggetto luminoso posto sul fuoco F dello specchio :
Se l'oggetto luminoso è posto sul fuoco F dello specchio, non si ha formazione di alcuna immagine :
- 5 - oggetto luminoso posto fra il vertice V ed il fuoco F dello specchio :
In questo caso, non si ha formazione di una immagine reale perché i raggi riflessi divergono. Se si considerano i
prolungamenti "immaginari" dei raggi dietro lo specchio, si ottiene una immagine virtuale, diritta e ingrandita.
Tale immagine è detta virtuale proprio perché non esiste fisicamente. I raggi non possono oltrepassare lo specchio
per cui, se mettiamo uno schermo o una lastra fotografica dove si forma virtualmente l'immagine, non si raccoglie
ovviamente alcun raggio luminoso. Se però un osservatore guarda nella direzione da cui provengono i raggi riflessi,
egli vede una immagine perché i raggi provocano l'illusione ottica di provenire da dietro lo specchio :
02 - Immagine ottenuta con uno specchio convesso.
L'immagine prodotta da uno schermo convesso è sempre virtuale, diritta e rimpicciolita :
Fine.