خصائص المرآة المستوية في علم البصريات
دائمًا ما نستخدم المرآة المستوية في حياتنا اليومية، فكيف يتم تصنيعها وما هي خصائص الصور المنعكسة في المرآة المتسوية؟
مفهوم بصريات الأشعة
تعرف بصريات الأشعة أيضًا بالبصريات الهندسية، تمثل بصريات الأشعة نموذجًا بصريًا يصف انتشار الضوء من حيث الأشعة.
في بصريات الأشعة، يستخدم عائق أو حاجز للتداخل مع مسار انتشار الضوء في ظروف معينة. لا تعنى بصريات الأشعة بتأثيرات بصرية محددة مثل الحيود والتداخل.
يستخدم هذا التبسيط بشكل جيد عندما يكون حجم البنية التي يتفاعل معها الضوء أكبر من طول الموجة. تستخدم هذه التقنية عمومًا في شرح الجوانب الهندسية للتصوير، بما في ذلك الانحرافات البصرية.
تنص الافتراضات التبسيطية لبصريات الأشعة على أن أشعة الضوء:
- يجب أن تنتشر في مسار مستقيم عند وجودها في وسط متجانس.
- في بعض الحالات، يجب أن تنحني أو قد تنقسم إلى نصفين عند السطح الفاصل بين الوسطين المختلفين.
- يجب أن تتبع مسارات منحنية في وسط يتقلب فيه معامل الانكسار.
- يجب أن تمتص أو تنعكس.
إقرأ أيضاً… كيف يعمل التلسكوب؟
قوانين بصريات الأشعة
تستند بصريات الأشعة، أو البصريات الهندسية، إلى ثلاثة قوانين.
قانون الانتشار المستقيمي: ينص على أن الضوء يسير في خط مستقيم.
قانون الانعكاس: ينص على أنه عندما ينعكس شعاع ضوء على سطح يفصل بين وسطين بصريين، فإن الشعاع المنعكس يبقى داخل مستوى السقوط. زاوية السقوط هي نفسها زاوية الانعكاس.
مستوى السقوط هو المستوى الذي يتواجد فيه الشعاع الساقط والعمود العمودي على السطح عند نقطة السقوط.
قانون الانكسار: ينص على أنه عندما ينكسر شعاع ضوء على سطح يفصل بين وسطين بصريين، فإن الشعاع المنقول يبقى داخل مستوى السقوط، ويتناسب جيب زاوية السقوط طرديًا مع جيب زاوية الانكسار.
المرآة المستوية
المرآة المستوية في بصريات الأشعة هي مرآة تتكون من سطح عاكس مستوٍ. عندما تسقط أشعة الضوء على المرآة المستوية، فإن زاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط.
زاوية السقوط هي الزاوية بين العمودي على السطح والشعاع الساقط. العمودي على السطح هو الخط الوهمي العمودي على السطح. زاوية الانعكاس هي الزاوية بين العمودي على السطح والشعاع المنعكس.
لا ينتشر شعاع الضوء الموازي بعد انعكاسه عن مرآة مستوية للبصريات الشعاعية إلا في حالة تأثير الحيود.
إقرأ أيضاً… كيف ينتقل الضوء؟ دراسة لأسرار الطاقة المشعة.
صناعة المرآة المستوية
تتكون مرآة مستوية للبصريات الشعاعية من استخدام سطح عاكس ومصقول للغاية، مثل سطح الفضة أو الألومنيوم، في عملية تعرف بالتحضير بالفضة.
بعد الانتهاء من عملية الفضة، توضع طبقة رقيقة من الرصاص الأحمر على ظهر المرآة. يعكس السطح العاكس معظم أشعة الضوء الساقطة عليه، طالما لم يتعرض للتآكل أو الأكسدة.
في الآونة الأخيرة، تصمم المرايا الحديثة بزجاج رقيق يحمي سطح المرآة ويقويه ويحميه من التآكل. في الماضي، كانت المرايا مجرد قطع مسطحة من النحاس المصقول، أو السبج، أو النحاس الأصفر، أو المعادن الثمينة.
تصنع المرآة من سائل مثل عنصري الغاليوم والزئبق، نظرًا لانعكاسيتهما العالية في حالتهما السائلة.
خصائص الصور المتكونة بواسطة المرآة المستوية
خصائص الصور المتكونة بواسطة المرآة المستوية للبصريات الشعاعية هي:
- الصورة دائمًا افتراضية.
- الصورة منتصبة، وبنفس حجم وشكل الجسم.
- مسافة الجسم عن المرآة المستوية تساوي مسافة الصورة عنها.
- الصورة في المرآة المستوية مقلوبة، أي عند رفع اليد اليسرى، سيبدو في المرآة المستوية للبصريات الشعاعية كما لو رفعت اليد اليمنى.
الصورة الحقيقية
من خصائصها:
- الصورة الحقيقية قابلة للرؤية على الشاشة.
- الصورة الحقيقية مقلوبة دائمًا.
- تتكون الصورة الحقيقية عندما يلتقي شعاع الضوء، بعد انعكاسه وانكساره، في نفس النقطة.
- تتكون الصورة الحقيقية عندما تتقاطع أشعة الضوء فعليًا.
الصورة الافتراضية
خصائص الصورة الافتراضية هي:
- لا يمكن الحصول عليها على الشاشة.
- الصورة الافتراضية تكون دائمًا منتصبة.
- تتكون الصورة الافتراضية عندما تبدو أشعة الضوء وكأنها تلتقي في نقطة.
- تتكون الصورة الافتراضية من التقاطع الوهمي لأشعة الضوء.
المصادر والمراجع:
[1] Basic Properties of Mirrors – evidentscientific.com
[2] Basic Properties of Mirrors – micro.magnet.fsu.edu
