Computerpracticum wiskunde

paraboolspiegels

de achtergrond

Het spiegel-principe

Een basiswet voor spiegels is de regel

hoek van inval = hoek van terugkaatsing

Dit is verduidelijkt in de figuur hiernaast.
AB is een spiegel.
De rode lichtstraal s treft de spiegel in punt P.
Deze lichtstraal wordt door de spiegel omgebogen naar lijn s'.
Lijn n staat in punt P loodrecht op de spiegel.(n = normaal.)
De hoek van inval is de hoek die de lichtstraal s maakt met n.
De hoek van terugkaatsing is de hoek die de gebroken lichtstraal s' maakt met n.
Deze twee hoeken zijn in de figuur met een bolletje gemarkeerd.
De twee hoeken met een dubbel boogje erin zijn natuurlijk ook aan elkaar gelijk. (De figuur is immers symmetrisch met lijn n als symmetrie-as.)

Spiegeling in een gekromd oppervlak

Hiernaast is een kromme getekend, en de lichtstraal s, die de kromme treft in punt P.
In de buurt van P kun je de kromme (bij benadering) beschouwen als een rechte. De kromme valt daarbij in de buurt van P vrijwel samen met de raaklijn. Dit is verduidelijkt in de figuur hiernaast.

Spiegelen in een gekromd oppervlak komt dan ook neer op spiegelen in de raaklijn.

Weerkaatsing van lichtstraal evenwijdig aan parabool-as

In de figuur hiernaast is een parabool getekend met brandpunt F en richtlijn AB.
De rode richtstraal s loopt evenwijdig aan de parabool-as;
s snijdt de parabool in punt P, en wordt hier door de parabool, die als spiegel dient, gebroken tot s'.

Opdracht:
Bewijs dat s' door F gaat.

(Dit bewijs wordt zichtbaar door met de muis op het gele blok hieronder te gaan staan. Maar probeer het eerst zelf te geven!)

Conclusie

Lichtstralen die evenwijdig met de parabool-as binnenvallen, gaan, na weerkaatsing, door het brandpunt van de parabool.

 

Enkele extra conclusies uit bovenstaand betoog:

  1. Trek BF. Dan zijn de driehoeken ABM en FBM congruent, dus is BM de deellijn van hoek ABF.
  2. AF en de normaal n zijn evenwijdig.
  3. Wanneer in F een lampje geplaatst wordt, verlaten alle lichtstralen, na breking op de paraboolrand, evenwijdig aan de parabool-as naar buiten.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sluit dit venster en ga naar oefening 2