صيغ الأجهزة البصرية للمرايا والعدسات

أمثلة على الأسئلة والصيغ الخاصة بالأجهزة البصرية والمرايا والعدسات

مرآة مسطحة

1. إذا وُضعت شمعة أمام مرآتين مستويتين تشكلان زاوية 60 ^درجة بين كل منهما ، فإن عدد صور الشمعة هو ....

1. 3 بوه
2. 4 بوه
3. 5 بوه
4. 6 بوه

مناقشة
انظر إلى الصورتين أدناه. الجسم (الدائرة الخضراء) يقع أمام سطح مرآة يعكس الضوء. أشعة الضوء القادمة من الجسم إلى المرآة المستوية عمودية على سطح المرآة، وتشكل زاوية 90 درجة.^oينص قانون انعكاس الضوء على أن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس.

إذا كانت زاوية السقوط 90^o إذن، زاوية الانعكاس هي أيضاً 90 درجة^o.
في الصورة اليسرى، يقع الجسم بين المرآتين المستويتين، فتتكون صورتان. أما في الصورة اليمنى، فيكون الجسم أقرب إلى إحدى المرآتين المستويتين، فتتكون ثلاث صور.
الإجابة الصحيحة هي أ.

مرآة مقعرة

٢. يقوم طبيب أسنان بملاحظة وفحص تجويف الضرس الخلفي للمريض باستخدام مرآة نصف قطرها ٨ سم. ولضمان رؤية تجويف الضرس بوضوح وكبر حجمه بما يكفي، يجب أن يكون سن المريض أمام المرآة على مسافة...

1. أقل من 4 سم أمام المرآة المقعرة
2. أقل من 4 سم أمام المرآة المحدبة
3. أكثر من 4 سم أمام المرآة المقعرة
4. أكثر من 4 سم أمام المرآة المحدبة

مناقشة
من المعروف أن:
نصف قطر المرآة (r) = 8 سم
البعد البؤري للمرآة (f) = r / 2 = 8 / 2 = 4 سم
سأل: ما هي المسافة بين أسنان المريض في المرآة؟
الجواب:
هل المرآة المستخدمة مرآة مقعرة أم مرآة محدبة؟ في السؤال المكتوب حتى يمكن علاج تسوس أسنان المريض واضح للعيان دان كبير بما فيه الكفاية بواسطة طبيب لذا، يجب أن تكون المرآة المستخدمة قادرة على تكبير صورة أسنان المريض وأن تكون الصورة معتدلة. تُنتج المرايا المحدبة دائمًا صورة مقلوبة، ويكون حجم الصورة أصغر من حجم الجسم. في المقابل، يمكن للمرآة المقعرة أن تُنتج صورة معتدلة إذا كانت المسافة بين الجسم والمرآة (s) أصغر من البعد البؤري (f). أما إذا كانت المسافة بين الجسم والمرآة أكبر من البعد البؤري (f)، فإن المرآة المقعرة تُنتج صورة مقلوبة.
يبلغ البعد البؤري (f) للمرآة المقعرة 4 سم، لذلك يجب أن تكون أسنان المريض أقل من 4 سم أمام المرآة المقعرة.
الإجابة الصحيحة هي أ.

3. مرآة مقعرة نصف قطر انحنائها 24 سم. إذا وُضع جسم على بُعد 20 سم أمام المرآة، فإن الصورة المتكونة هي...

1. حقيقي، مستقيم، ومكبر
2. حقيقي، مقلوب ومكبر
3. افتراضي، مستقيم ومكبر
4. افتراضي، معكوس ومختزل

مناقشة
من المعروف أن:
نصف قطر الانحناء (r) = 24 سم
البعد البؤري (f) = R/2 = 24/2 = +12 سم
البعد البؤري للمرآة المقعرة موجب أو حقيقي لأن شعاع الضوء يمر عبر النقطة البؤرية للمرآة المقعرة.
مسافة الجسم (ث) = 20 سم
سأل: خصائص الظلال
الجواب:
هل الصورة افتراضية أم حقيقية؟ لمعرفة ذلك، احسب أولاً مسافة الصورة (s'):
1/s + 1/s' = 1/f
1/s' = 1/f – 1/s
1/s' = 1/12 – 1/20
1/s' = 5/60 – 3/60
1/s' = 2/60
s' = 60/2
s' = 30 سم
مسافة الظل موجبة، مما يعني أن الظل حقيقي لأن الضوء يمر من خلاله (قارن بالصورة الموجودة على الجانب).

هل الصورة مكبرة أم مصغرة؟ هل الصورة معتدلة أم مقلوبة؟ لمعرفة ذلك، احسب أولاً تكبير الصورة (M):
م = -س' / س = -30/20 = -1,5
إذا كانت قيمة M أكبر من 1، فهذا يعني أن الصورة مكبرة، وإذا كانت سالبة، فهذا يعني أن الصورة مقلوبة (قارنها بالصورة الموجودة على الجانب). إذن، خصائص الصورة هي: حقيقية، مقلوبة، مكبرة.
الإجابة الصحيحة هي ب.

مرآة محدبة

4. الضوء الذي يسقط على مرآة محدبة في اتجاه موازٍ للمحور الرئيسي للمرآة سينعكس...

1. باتجاه النقطة البؤرية للمرآة
2. كما لو كان ذلك من النقطة البؤرية للمرآة
3. من خلال مركز انحناء المرآة
4. عمودي على مستوى المرآة

مناقشة
انظر إلى الصورة الموجودة على الجانب.

الإجابة الصحيحة هي ب.

5. يرى سائق دراجة نارية ظلاً للمركبة التي خلفه يبلغ سدس حجمه الحقيقي. إذا كانت المسافة بين السائق والمركبة التي خلفه 30 متراً، فإن مرآة الرؤية الخلفية للدراجة النارية تستخدم مرآة بنصف قطر انحناء...

1. 7,14 م
2. 8,57 م
3. 12,00 م
4. 24,00 م

مناقشة
من المعروف أن:
تكبير الصورة (M) = 1/6 مرة
مسافة الجسم (s) = 30 متر
سأل: نصف قطر انحناء مرآة الرؤية الخلفية المحدبة (R)
الجواب:
احسب مسافة الظل (s')
بما أن تكبير الصورة (M) ومسافة الجسم (s) معروفان، يمكن تحديد مسافة الصورة باستخدام صيغة تكبير الصورة:

تشير الإشارة السالبة إلى أن الصورة وهمية. تقع الصورة على بعد 5 أمتار خلف المرآة المحدبة.

احسب البعد البؤري (f)
بما أن مسافة الجسم (s) ومسافة الصورة (s') معروفتان، يمكن حساب البعد البؤري باستخدام صيغة المرآة المنحنية:

احسب نصف قطر الانحناء (R)
نصف قطر انحناء المرآة المحدبة يساوي ضعف البعد البؤري للمرآة المحدبة.
R = 2 f = 2 (6 أمتار) = 12 مترًا
يبلغ نصف قطر انحناء المرآة المحدبة للرؤية الخلفية 12 متراً.
الإجابة الصحيحة هي ج.

عدسة محدبة

6. وُضع جسم حقيقي قائم على بُعد 50 سم من عدسة محدبة ذات بُعد بؤري 25 سم. ما طبيعة الصورة الناتجة؟

1. حقيقي، مقلوب ومكبر
2. افتراضي، قائم، وبنفس حجم الجسم
3. افتراضي، مستقيم ومكبر
4. حقيقي، مقلوب، وبنفس حجم الجسم

مناقشة
من المعروف أن:
مسافة الجسم (ث) = 50 سم
البعد البؤري للعدسة (f) = +25 سم
البعد البؤري موجب لأن العدسة المستخدمة هي عدسة محدبة أو عدسة محدبة.
سأل: طبيعة الظلال هي...
الجواب:
هل الظل وهمي أم حقيقي؟ لمعرفة ذلك، احسب أولاً مسافة الظل:
1/s' = 1/f – 1/s
1/s' = 1/25 – 1/50
1/s' = 2/50 – 1/50
1/s' = 1/50
s' = 50/1
s' = 50 سم
مسافة الظل موجبة، مما يعني أن الظل حقيقي لأن الضوء يمر من خلاله.

هل الصورة مكبرة أم مصغرة؟ هل الصورة معتدلة أم مقلوبة؟ لمعرفة ذلك، احسب أولاً نسبة تكبير الصورة:
م = -س' / س = -50/50 = -1
M = 1 يعني أن الظل له نفس حجم الجسم
M سالبة، مما يعني أن الصورة مقلوبة.

إذن طبيعة الظل حقيقية، معكوسة، وبنفس حجم الجسم.
الإجابة الصحيحة هي د.

مصدر السؤال:

أسئلة الفيزياء للمرحلة الإعدادية (OSN)