أنت هنا:إصنعها»البصريات»البصريات - الإنعكاس

إذا بحثت عن معنى سوسن، ببر، عُقاب... قد تجد في المعاجم أن الأول نبات والثاني حيوان والثالث طائر، لكنها ستعجز عن رسم صورها في ذهنك. موقع العنقاء يحل لك هذه المشكلة.

البصريات - الإنعكاس

كتبه البصريات 158 كن أول من يعلق مميز
آخر تعديل في الجمعة, 25 كانون1/ديسمبر 2020 18:40
البصريات - الإنعكاس
قيم الموضوع
(1 تصويت)

نجد ظاهرة الإنعكاس الضوئي في كل مكان تقريبا. وهو غاية في الأهمية لصناعة العديد من الأجهزة البصرية.


ظاهرة الإنعكاس 

ينص قانون الانعكاس على أن زاوية ورود الشعاع الضوئي على السطح العاكس تكون مساوية لزاوية الانعكاس. بتعبير رياضي:

𝜃𝑖 = 𝜃𝑟

حيث أن:

  • Ɵi هي زاوية الورود،
  • Ɵr هي زاوية الإنعكاس.

 

ويمكن تمثيل قانون الإنعكاس هندسيا على الشكل التالي:

تجدر الإشارة إلى أن أول من اكتشف قانون الإنعكاس هو العالم اليوناني إقليدس، وقد كان ذلك حوالي 300 ق.م. وذكر بأن الضوء ينتقل في خطوط مستقيمية وينعكس على السطح بنفس الزاوية التي ضربه بها. لكنه أخطأ عندما ظن أن الضوء ينبعث من العين، وتبعه في هذا الإعتقاد عدد من العلماء بعده [1].


الإنعكاس في الطبيعة

 

الإنعكاس على سطح مستوٍ

 

إذا كان السطح مصقولا تماما فإن إنعكاس الصورة يكون تاما.

 

الإنعكاس على سطح متموج

 

إذا كان السطح متموجا فإن إنعكاس الصورة يكون منحرفا.

 

الإنعكاس على سطح كروي

 

الملعقة التي تجدها عندك في المطبخ هي خير مثال؛ فهي مقعرة ومحدبة على حسب الجهة المقابلة لك. وإذا كانت مصقولة جيدا فسترى صورتك منحرفة شيئا ما. إذا نظرت نحو الجهة المقعرة فقد ترى صورتك مقلوبة رأسا على عقب، وإذا نظرت للجهة المحدبة فقد تبدوا حروف وجهك كبيرة شيئا ما.


المرايا المستوية

 

مرآة مستوية

 

تبدوا المرايا المستوية الأكثر استعمالا في حياتنا اليومية بل وفي كثير من الأجهزة.

يمكنك تمثيل المرايا المستوية هندسيا بسهولة كما في الأشكال التالية:

 

مرآتان مستويتان

 

الكثير من الناس لا ينتبه إلى جمالية وسحر استخدام مرآتين مستويتين أو أكثر. لك في الأمثلة بعض الخدع البصرية باستخدام مرآتين فقط:

عندما تكون الزاوية بين المرآتين = 120º سترى صورتين للشيء [2].

عندما تكون الزاوية بين المرآتين = 90º سترى صورة للشيء على كل مرآة إضافة إلى صورة مركبة.

عندما تكون الزاوية بين المرآتين = 72º سترى صورتين على كل مرآة.

عندما تكون الزاوية بين المرآتين = 60º سترى صورتين على كل مرآة إضافة إلى صورة مركبة.

عندما تكون الزاوية بين المرآتين = 45º سترى 3 صور في كل مرآة إضافة إلى صورة مركبة.

عندما تكون الزاوية بين المرآتين = 0º، أي أن المرآتين متوازيتين،  سترى ما لا نهاية من الصور.

يمكنك صنع الرؤية في المالانهاية بمرآتين كما هو مبين في الشكل التالي:

يمكنك تمثيل مرآتين مستويتين هندسيا بسهولة كما في هو مبين في التالي:

 


المرايا الكروية

 

تستعمل المرايا الكروية في العديد من الأجهزة لأنها قد تساعد على رؤية أكبر من °180 كما الحال للمرايا المستعملة في منعرجات الطرق. وقد تستعمل للتكبير أيضا كما الحال لمرآة الأسنان المستعملة عند أطباء الأسنان، ومرايا التجميل النسائية، وأيضا تلك التي تستعمل في صناعة التلسكوبات (المناظر الفلكية).

يوجد نوعين من المرايا الكروية: المرايا المقعرة والمرايا المحدبة. ولكل استعمالاتها ومجالات تطبيقاتها.

 

الإنشاء الهندسي

 

يحتاج تمثيل المرايا المقعرة والمحدبة هندسيا بعض التركيز والمهارات الرياضية.

لنفترض بدئيا أن أشعة الضوء قادمة من جهة اليسار.

  • محور التماثل العمودي على وجه المرآة يسمى المحور البصري.
  • النقطة V التي يلتقي فيها المحور البصري مع وجه المرآة تسمى مركز المعلم.

 

دعني أخبرك أنه بمقدورك معرفة مكان صورة الشيء في المرآة الكروية إذا وفقط إذا عرفت مكان نقطتين هامتين:

  • النقطة C: مركز المرآة الدائرية.
  • النقطة F: وتسمى نقطة البؤرة؛ وهي النقطة التي تلتقي فيها أشعة الضوء عند انعكاسها على المرآة المقعرة مثلا.

معرفة هاتين النقطتين ضروري جدا إذا كنت تفكر في استخدام هذا النوع من المرايا في صناعة التلسكوبات أو أجهزة أخرى. فقد تحصل على مرايا مقعرة أو محدبة، وقد تكون لك القدرة على تحديد مركزها، وستتساءل كيف يمكنك تحديد نقطة البؤرة. المسألة بسيطة، فهي تتواجد في منتصف القطعة CV. بمعنى آخر في منتصف شعاع الدائرة. ويمكنك تحديدها تجريبيا كما هو مبين في الفيديو التالي:

من المفاهيم الأساسية عند التعامل مع هذا النوع من المرايا ذكر ما يسمى بالبعد البؤري 𝒇 للمرآة وهو معرف بالعلاقة التالية:

𝒇 = r / 𝟐

حيث r هو شعاع (نصف قطر) الدائرة.

 

العلاقات الرياضية لتحديد الصورة

 

لتكن:

  • p: مسافة الشيء
  • q: مسافة الصورة
  • r: شعاع المرآة

ترتبط هذه المسافات بعلاقة رياضية مهمة تجمعها معا تسمى علاقة المرآة:

تحديد الإشارة

  • إذا كانت p > 0 و q > 0، فإن الشيء وصورته سيظهران على يسار المرآة (أي، على يسار النقطة V)
  • إذا كانت p < 0 و q < 0، فإن الشيء وصورته سيظهران على يمين المرآة (أي، على يمين النقطة V)
  • إذا كانت المرآة محدبة فإن r > 0.
  • إذا كانت المرآة مقعرة فإن r < 0.

 

التكبير

 

لتكن:

h0: طول الشيء

hi: طول الصورة

p: مسافة الشيء

q: مسافة الصورة

معامل التكبير للمرايا المحدبة والمقعرة معرف كالتالي:

m = - q / p

أي مسافة الصورة على مسافة الشيء مع أخذ الإشارة السالبة في الإعتبار.

إذا كان m > 0، فإن الصورة تكون معتدلة.

إذا كان m < 0، فإن الصورة تكون مقلوبة.

 


مصطلحات المقال

  

العربية

الإنجليزية

الفرنسية

الإنعكاس  

Reflection

Réflexion

زاوية الورود

Angle of incidence

Angle d'incidence

زاوية الإنعكاس

Angle of reflection

Angle de réflexion

مرآة

Mirror

Miroir

مرآة مستوية

Plain mirror

Miroir uni

مرآة كروية

Spherical mirror

Miroir sphérique

مقعرة

Concave

Concave

محدبة

Convex

Convexe

بعد بؤري

Focal length

Distance focale

تكبير

Magnification

Grossissement

محور بصري

Optical axis

Axe optique

طريقة الإنشاء الهندسي

Graphical ray-trace method

Méthode de Lancer de rayons

نقطة البؤرة

The focal point

Le point focal

 


تأليف

 

تأليف: محمد عبد الرحمان (المغرب)


مراجع

 

[1] http://www.thestargarden.co.uk/Reflection-refraction-and-diffraction.html 

[2] https://angelgilding.com/multiple-reflections/ 

[3] https://www.exploratorium.edu/snacks/look-into-infinity 

مقالات أخرى من نفس الفئة « البصريات - لماذا؟

أضف تعليقا


إصنعها يريد أن يتأكد أنك لست روبوتا، لذلك أحسب ما يلي:

كود امني
تحديث