نقدم لك عزيزي القارئ في مقالنا اليوم من موسوعة البحث عن المرايا الكروية، وتعتبر هذه المرايا التي تتميز بسطحها الكروي اللامع وقدرتها على انعكاس الضوء، وهي جزء من كرة مفرغة وتنقسم إلى نوعين: المرآة المقعرة التي يكون سطحها العاكس داخل الكرة، والمرآة المحدبة التي يكون سطحها العاكس خارج الكرة
تتوفر في المرايا الكروية خاصية التكبير، وتظهر عدد المرات التي يكون فيها الصورة أصغر أو أكبر من الجسم.
نجد أن التكبير بشكل علمي يعتبر النسبة بين طول الجسم وطول الصورة، وبالتالي فإن المرآة الكروية تساعد في تكوين صورة حقيقية أو وهمية للجسم الموجود أمامها، وقد تكون مصغرة أو مكبرة أو متساوية.
لذا سنتحدث في الأسطر التالية عن المرآة الكروية وأنواعها وخصائصها بشكل مفصل، فقط عليك أن تتابعنا.
بحث عن المرايا الكروية
هناك مجموعة من المفاهيم المختلفة التي تتعلق بالمرايا الكروية، ومنها الآتي:-
- مركز التكور: وهو مركز الكرة الذي يستخدم للحصول على سطح المرآة center of curvature.
- قطب المرآة: وهو يعبر عن مركز سطح المرآة.
- البؤرة: هذه النقطة هي حيث يتجمع الأشعة المتوازية بعد انعكاسها عن المرآة المقعرة، أو عندما تنتشر في المرآة المحدبة وتصطف مع المحور الرئيسي.
- فتحة المرآة: هذه الزاوية الفراغية المركزية تستقبل الأشعة الضوئية من خلالها.
- البُعد البؤري للمرآة: هو المسافة بين قطب المرآة وبعدها البؤري، وهي جزء من المحور الأساسي للمرآة.
- المحور الرئيسي: التوصيل بين مركز التكور وقطب المرآة يتم عبر الخط الوهمي.
- المحور الثانوي: هو الخط المستقيم الذي يمر من مركز المرآة ويتقاطع معها في نقطة ما عدا رأسها.
انواع المرايا
هناك نوعان من المرايا الكروية وهما المرآة المحدبة والمرآة المقعرة.
المرآة المحدبة Convex Mirror
- تعرف باسم المرآة المفرقة، حيث تعمل على تفريق الأشعة المنعكسة بعد ارتدائها، ويتضح أن البؤرة خيالية؛ لأنها نتاج لتلاقي الأشعة المنعكسة، وليس للأشعة المنعكسة بذاتها.
- وبالتالي، تكون الصورة غير حقيقية وخيالية، يمكن رؤيتها بالعين المجردة، لكن من الصعب استقبالها على حائل.
- في هذه الحالة، تنتشر الأشعة المتوازية التي تسقط على سطح المرآة، وتبتعد عن النقطة التي تتقاطع في “خلف المرآة”، وبالتالي يكون من الصعب استقبال أي صورة على السطح.
- ونجد أن هذا النوع من المرايا يوفر رؤية أوسع من المرايا الأخرى المسطحة، وعادة ما يتم استخدامها في الشاحنات الكبيرة للحد من النقاط العمياء، وتوجد أيضا في تقاطعات الطرق ومواقف السيارات، وتعد جزءا من نظام الحماية، حيث يمكن عرض زوايا متعددة في وقت واحد من خلال كاميرا واحدة، ويتم استخدامها في مراقبة المحلات التجارية المختلفة.
المرأة المقعرة Concave Mirror
تسمى المرآة اللامة، فهي تساهم في تجميع الأشعة بعد أن تنعكس وهنا تكون البؤرة حقيقية؛ وذلك لأنها تنتج عن التقاء الأشعة المنعكسة، ويكون سطحها العاكس داخل المرآة.
وهنا لا تتجمع الإشعاعات الضوئية المتوازية بشكل كامل إذا كانت المرآة كروية مثالية، ولكن يتم تجميع الأشعة بعد أن تنزح قليلا عن بعضها البعض، وبالتالي فإن الصورة غير واضحة عند البؤرة.
خلال القرن السابع عشر، حاول العلماء بناء تلسكوبات مرايا، وفي هذه الحالة، تم استخدام المرآة المقعرة كعدسة رئيسية في التلسكوب، ولكن الصورة كانت غير واضحة.
نجد أن عالم الرياضيات غريغوري اقترح فكرة تشكيل سطح المرآة من قطع متساوية بدلا من نصف الكرة المثالية، وبالتالي يحدث انعكاس للأشعة المتوازية التي تسقط على السطح المشكل من قطع متساوية في نقطة واحدة، وهذه النقطة تسمى البؤرة.
تمكن العلماء من صناعة تلسكوبات متعددة لإجراء دراسات فلكية ومراقبة الأجرام السماوية، حيث تم استخدام المرايا المقعرة في هذا السياق وأصبحت الصورة أكثر وضوحا.
من ميزات المرآة المقعرة أنها يمكن أن تنتج بأحجام كبيرة تصل قطرها إلى ثمانية أو عشرة أمتار، وبالتالي يمكننا رؤية الصورة بحجم كبير ومكبر.
وتطبق المرايا المقعرة قانون الانعكاس، حيث تتكون فيها ثلاثة أنواع من الأشعة المنبعثة من الجسم، وتعكس الشعاع المار بالبؤرة بشكل متوازي للمحور الرئيسي، وتعكس الشعاع الموازي للمحور الأساسي ويمر بالبؤرة، بالإضافة إلى الشعاع المار بمركز التكور.
القوانين العامة للمرايا والتكبير
(1 ÷ س)+(1 ÷ ص)=(1 ÷ ع)
حيث أن:
ع = البعد البؤري للمرأة.
ص= بعد الخيال.
وقانون التكبير هو
تساوي (ص ÷ س) أو يمكن حسابها بطريقة أخرى وهي تساوي (ل ص) ÷ (ل س)
ونجد أن
ل ص = طول الخيال.
ل س = طول الجسم .
يطبق القانون العام للمرآيا بغض النظر عما إذا كانت المرآة محدبة أو مقعرة، ويجب أن نأخذ الاشارة في الاعتبار.
بالتالي، يتم تمثيل الجسم برمز (+) إذا كان حقيقيا، وبرمز (-) إذا كان وهميا.
يتم وضع علامة (+) إذا كان الحلم حقيقيا، وعلامة سالب إذا كان الحلم وهميا.
أما البعد البؤري، فيكون إيجابيا عندما تكون المرآة مقعرة، وسالبا عندما تكون محدبة.
خواص المرايا الكروية
خاصية المحرق الأصلي: المقصود هنا أن كل ضوء يصل إلى مرآة مقعرة ويتم تعكسه وتمريره من محرقتها الأصلية.
عكس خاصية المحرق الأصلي: تعتمد موقعة المطلوب على الضوء والانعكاس، حيث ينعكس كل شعاع ضوئي يصل إلى المرآة المقعرة بشكل مواز للمحور الأصلي.
خاصية المركز: يقصد أن كل شعاع ضوئي وارد لمرآة مقعرة ويمر بمركزها ينعكس ويرتد على نفسه؛ وذلك بسبب أن زاوية الورود تكون صفر درجة.
فوائد المرايا
تستخدم المرايا المقعرة في العديد من الأمور الحياتية اليومية، ومنها:-
- يساعد أطباء الأسنان في رؤية الجانب السفلي من الضروس، وهو أمر صعب رؤيته بالعين المجردة.
- هناك عدسات منحنية يستخدمها الطبيب كمرآة لتمكينه من تشخيص المرض.
- تستخدم في بناء التلسكوبات، وهي المسؤولة بدورها عن مراقبة الكواكب والنجوم، مثل تلسكوب تشيلي العظيم وتلسكوب مرصد كيك.
- يمكن للنساء استخدامها لوضع المكياج، وهذا النوع يساعد على إبراز تفاصيل الوجه بوضوح.
- هناك بعض أنواع المرايا المقعرة المعدنية التي يستخدمها في استقبال موجات التلفزة والرادار، فهي تساعد في تجميع أشعة التلفاز الساقطة عليها من محطة التلفاز وتجميعها في نقطة واحدة، ثم تكبيرها بواسطة مضخم ومن ثم إدخالها إلى جهاز التليفزيون، مما يؤدي في النهاية إلى استقبال الصورة والصوت المرسلين.
- تستخدم في صناعة المصابيح الأمامية للسيارات وفي صناعة الأفران الشمسية الصغيرة الحجم.
أما المرآة المحدبة فيتم استخدامها في:-
- توفير مواقف للسيارات لتحسين الرؤية أثناء الاصطفاف.
- تصحيح بُعد النظر بالكاميرات، وعدسة العين.
- تستخدم في التلسكوبات والمناظير لتكبير الأجسام المختلفة، مما يعطيها مظهرا قريبا.