Visa fråga/svar

 

Ljud-Ljus-Vågor [16702]

Fråga:
Hur fungerar en Mirage?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hur går strålgångarna i en dubbelkonkav spegling? På MacDonalds fanns en leksak med två motvarandra konkava speglar som lyfte upp en bild av leksaken som finns inuti. Jag vet hur strålningen i en konkav spegel går men har inte lyckats rita hur det fungerar här. Varför blir bilden upplyft ovanför spegeln?
/Gunni L, Stenkulaskolan, Malmö

Svar:
Efter lite problem att identifiera spegelsystemet (tack Carina och Thomas!) har jag slutligen hittat tillräckligt bra dokumentation för att kunna beskriva hur det fungerar. Spegelsystemet heter heter 'Mirage® 3D Hologram Maker' eller 'Mirascope'. De flesta sajter man hittar med en Google-sökning är bara försäljning av Miragen och ingen förklaring. Länk 1 var emellertid bättre med en ganska detaljerad beskrivning. Där fanns även en YouTube-video som visar hur det ser ut (klicka på högerpilen för att starta):

Här är en demo för en skolklass som en del av en optiklektion. Videon visar bland annat hur man kan belysa den reella bilden med en ficklampa:

Lite mer sökande gav länk 2, som verkligen beskriver hur det fungerar. Bilderna nedan kommer från denna sida.

För det första så är det inte ett riktigt hologram - det ser bara ut som ett hologram. Ett hologram bygger på interferens med (normalt) en laserstråle. Denna konstruktion innehåller bara två paraboliska konkava speglar vända mot varandra.

Låt oss börja med att diskutera reella och virtuella bilder. Om man riktar ett vanligt teleskop med en positiv lins mot ett föremål (figur a nedan) och tittar på fokalplanet från sidan så ser man ingenting eftersom synfältet i kikaren är mycket begränsat. Den reella bilden i fokalplanet kan endast betraktas från en riktning rakt motsatt riktningen mot objektivet. Detta är var okularet normalt finns.

En vanlig spegel (figur b) ger en bild belägen bakom spegeln dit inga ljusstrålar når. Detta kallas för en virtuell bild. Bilden ser ut att komma från bakom spegeln, men där finns (eftersom det inte finns några ljusstrålar där) inget som kan fångas upp på en skärm.

Figur c visar hur en parabolisk spegel fungerar. Ljus från fokalpunkten kommer att gå ut som ett parallellt knippe i optiska axelns (parabelns storaxel, spegelns symmetriaxel) riktning. Omvänt så kommer ljus som infaller parallellt med optiska axeln (från ett avlägset föremål) att samlas i fokalpunkten.

Figur d visar hur Mirage är konstruerad. Den nedre spegeln (A) har sitt fokus nära den övre spegelns (Bs) plan. Fokus för B ligger på samma sätt i As plan.

Man kan nu förstå strålgången i figur e. En stråle från t.ex. knorren kommer ju nästan från fokalpunken för spegel B, och kommer alltså att speglas så att den kommer parallellt med optiska axeln. Den kommer sedan att speglas av spegel A mot dess fokus. Ljusstrålar i olika riktningar kommer att bygga upp en fullständig reell bild av föremålet nära fA. Det ser alltså ut som om grisen är i punkten fA och inte i punkten fB. Enda skillnaden är att den avbildade grisen är roterad 180 grader i horisontalplanet.

Observera att föremålet i fB är skymt av spegeln B eftersom man tittar från sidan. Uppifrån ser man ingen bild, men man ser föremålet.

Varför ser man bilden från sidan i Mirage men inte i fallet med den positiva linsen i figur a? I fallet Mirage är synfältet mycket stort, så bilden blir till en fullständig en 3d-kopia av objektet som kan betraktas från alla riktningar. För den positiva linsen är synfältet som sagt mycket begränsat, så det finns inga ljusstrålar som går ut åt sidorna.

Hur var det med belysningen av bilden i den andra videon? Även en reell bild på den lilla grisen är, som man märker om man petar på den, immateriell. Hur kan den då reflektera ljus från ficklampan? Det kan den naturligtvis inte, utan det är så att ljuset från lampan går samma men omvända vägen som ljuset från föremålet. Det är alltså föremålet som belyses, men via två reflektioner i först den nedre och sedan den övre spegeln.

Mirage-principen är inte bara en kul grej, utan konstruktionen används som aberationskorrigerare i teleskop och kallas då av uppenbar anledning 'clam-shell corrector'. I dessa fall är givetvis även den nedre spegeln försedd med hål.

Lite mer om Mirage finns i Wikipedia-artikeln Parabolic_reflector#Applications . Här är historien bakom Mirage (från www.grand-illusions.com):

Mirage was originally discovered over 30 years ago, when a member of staff at the University of California at Santa Barbara was cleaning around a stack of searchlight reflectors (which are parabolic reflectors of course!) when he noticed that he was trying to clean off some 'dust' that turned out not to actually be there! He showed this to one of the physics professors, and the two of them started making a commercial product, based around the phenomenon that they had accidentally discovered.

Tack Mette och Sven från Astronomi för värdefull input om spegelsystem!



/Peter E

Nyckelord: 3d-bilder [6]; hologram [5];

1 http://www.optigone.com/3D_hologram.htm
2 http://fragelada.fysik.org/resurser/mirage.pdf

*

 

 

Frågelådan innehåller 7345 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2018-12-10 11:04:20.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.