أنت بالتأكيد على دراية بالمرايا المسطحة 🙂 قبل الذهاب إلى المدرسة، ربما قضيت وقتًا طويلاً تحدق في انعكاسك في المرآة، وتتحقق مما إذا كان وجهك لا يزال وسيمًا أو جميلًا 😀 المرايا هي أداة بصرية بسيطة نستخدمها كثيرًا كل يوم.
تعريف المرآة المستوية
في الحياة اليومية، تُسمى المرايا المستوية عادةً بالمرايا. فعندما يقول أحدهم "مرآة"، فإنه يقصد عادةً المرآة المستوية. أما في الفيزياء، فينبغي تسميتها بالمرايا المستوية لتمييزها عن المرايا المنحنية ( المقعرة والمحدبة ).
المرآة المستوية هي مرآة ذات سطح مستوٍ، حيث يُغطى أحد سطحيها بمعدن عاكس بحيث يعكس أكثر من 95% من الضوء الساقط عليه. إذا سلطت ضوء مصباح يدوي على سطح المرآة، فإنها تعكس ضوء المصباح، مما قد يُسبب إبهارًا للعينين. في المقابل، إذا وقفت أمام المرآة نهارًا، فإن وجهك يعكس ضوء الشمس عليها، وفي الوقت نفسه، تعكس المرآة الضوء عليك. أما إذا وقفت أمام المرآة ليلًا، فإن وجهك يعكس ضوء مصباح كهربائي عليها، وفي الوقت نفسه، تعكس المرآة الضوء عليك.
لماذا يظهر وجهك في المرآة وكيف تتشكل هذه الصورة؟
الظل
لاحظ مثالاً على تكوّن صورة جسم ما بواسطة مرآة كما هو موضح في الصورة على اليمين. الجسم (باللون الأخضر) يقع أمام سطح المرآة، ويعكس كمية كبيرة من الضوء. شعاع ضوئي تتجه الأشعة نحو سطح المرآة، لكنها تُصوَّر على أنها شعاعان ضيقان من الضوء أو شعاعان فقط. ينعكس الشعاعان اللذان يصطدمان بسطح المرآة عن سطح المرآة، حيث قانون انعكاس الضوء ينطبق ذلك على انعكاس الشعاعين. يأتي الضوء 1 عمودي أو يشكل زاوية 90 درجةo مع الخط العمودي (الخط العمودي = خط وهمي عمودي على سطح المرآة يمر الضوء من خلاله) وبالتالي وفقًا لقانون انعكاس الضوء، الشعاع المنعكس 1 وأيضًا عمودي أو يشكل زاوية 90 درجةo بسطح عاكس. يأتي الضوء 2 تشكل زاوية 30 درجةo مع خط طبيعي لذلك، ووفقًا لقانون انعكاس الضوء، فإن الشعاع المنعكس الثاني يشكل أيضًا زاوية مقدارها 30 درجة.o بخطوط عادية.
الضوء القادم من النقطة P باتجاه المرآة لا يخترقها بل ينعكس. وعندما ينعكس الضوء بواسطة المرآة، يبدو اتجاه الضوء المنعكس وكأنه قادم من النقطة P'. إذا استُبدل الجسم بمصباح يدوي، فإن الضوء المنبعث منه ينعكس أيضًا بواسطة المرآة. ترى عين المُشاهد، التي لا ترى سوى انعكاس المصباح ولا تُدرك أنه ضوء منعكس، الضوء كما لو أنه قادم من النقطة P'. يُمثل الخط المنقط في الصورة "مسار" الضوء خلف المرآة، وP' هي صورة الجسم. ولأن الضوء لا يخترق المرآة المستوية فعليًا ولا يمر خلفها، فإن صورة P' هي صورة وهمية أو شبه وهمية . إذا وُضعت شاشة عند النقطة P، فلن تظهر أي صورة للجسم على الشاشة.
مثال على المشكلات
1. انظر إلى الصورة!
إذا وُضع جسم على بُعد 4 سم أمام مرآة مستوية، فإن ارتفاع الصورة ومسافة الصورة من المرآة هما على التوالي...
أ. 1 سم و 4 سم
ب. 4 سم و 1 سم
ج. 3 سم و 5 سم
د. 4 سم و 4 سم
مناقشة
في المرآة المستوية، يكون ارتفاع الصورة = ارتفاع الجسم ومسافة الصورة = مسافة الجسم.
إذا كان ارتفاع الجسم = 1 سم، فإن ارتفاع الظل = 1 سم.
إذا كانت مسافة الجسم = 4 سم، فإن مسافة الصورة = 4 سم.
إذن، يبلغ ارتفاع الصورة ومسافة الصورة من المرآة المستوية 1 سم و 4 سم على التوالي.
الإجابة الصحيحة هي أ.
2. طبيعة الصورة المتكونة بواسطة مرآة مستوية هي...
أ. قائم، بنفس الحجم
ب. منتصب، مصغر
ج. منتصب، متضخم
د. مقلوب، مكبر
مناقشة
تُستخدم المرايا المستوية عادةً للانعكاس. وتكون الصورة المتكونة بواسطة المرآة المستوية معتدلة وبنفس الحجم.
الإجابة الصحيحة هي أ.
