جدول المحتويات:
مقدمة حول ارتداد الضوء
في عالم الفيزياء، يعتبر ارتداد الضوء ظاهرة مهمة تحدث عندما يصطدم شعاع ضوئي بسطح مصقول. هذه الظاهرة هي المسؤولة عن رؤيتنا للأشياء من حولنا، وكذلك عن عمل العديد من الأجهزة البصرية. ببساطة، الارتداد هو ارتداد الموجات الكهرومغناطيسية – الضوء – عند اصطدامها بسطح فاصل بين وسطين مختلفين. تخيل أنك ترى انعكاس صورتك في مرآة أو صورة شجرة في بحيرة. في هذه الحالة، يكون الهواء هو الوسط الذي انطلقت منه الأشعة، بينما يكون الوسط الآخر خلف السطح الفاصل شفافًا (الزجاج أو الماء). الأشعة المرتدة إلى عينيك تجعلك ترى صورة الأشياء كما لو كانت موجودة داخل الوسط الشفاف.
عندما يسقط شعاع ضوئي على سطح أملس وينعكس باتجاه عين الناظر، يصبح شكل الصورة أوضح كلما كان السطح الشفاف مصقولًا أكثر.
أسس ارتداد الضوء
المرآة هي سطح قادر على عكس غالبية الأشعة الضوئية الساقطة عليه. ولكي يكون للسطح هذه القدرة، يجب أن يكون أملسًا وناعمًا جدًا. هناك قانونان أساسيان يصفان كيفية انعكاس الضوء في المرايا:
- القانون الأول: زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس. هذا يعني أن الزاوية بين الشعاع الساقط والخط العمودي على السطح العاكس (العمود المقام) تساوي الزاوية بين الشعاع المنعكس والعمود المقام.
- القانون الثاني: الشعاع الساقط، والشعاع المنعكس، والعمود المقام على السطح العاكس عند نقطة السقوط تقع جميعها في مستوى واحد عمودي على السطح العاكس.
أنواع المرايا وتطبيقاتها
تتنوع المرايا في أشكالها واستخداماتها، وكل نوع منها يعكس الضوء بطريقة مختلفة. من بين الأنواع الشائعة:
المرآة المستوية وخصائصها
المرآة المستوية هي أبسط أنواع المرايا، وتكون صورتها دائمًا:
- معتدلة.
- بنفس حجم الجسم الأصلي.
- تظهر خلف المرآة بنفس المسافة التي يبعدها الجسم أمامها.
- معكوسة يمينًا ويسارًا. وهذا ما يفسر سبب كتابة كلمة “إسعاف” بشكل معكوس على مقدمة سيارات الإسعاف، حتى يتمكن السائقون الآخرون من قراءتها بشكل صحيح في مرآة الرؤية الخلفية.
المرآة المقعرة واستخداماتها
المرآة المقعرة هي مرآة ذات سطح عاكس منحني للداخل، يشبه جزءًا من كرة. إذا سقطت أشعة الضوء على سطح المرآة المقعرة، فإنها تنعكس وتتجمع في نقطة تسمى البؤرة. يمكن استخدام المرايا المقعرة لتركيز الضوء، كما في المصابيح الكاشفة أو التلسكوبات. أيضا، إذا تم وضع مصباح في بؤرة المرآة المقعرة، فإن الأشعة تنعكس وتخرج منها على شكل شعاع متوازي.
المرآة المحدبة وميزاتها
المرآة المحدبة هي مرآة ذات سطح عاكس منحني للخارج، يشبه الجزء الخارجي من كرة. تعمل المرآة المحدبة على تشتيت الأشعة الضوئية الساقطة عليها، مما يؤدي إلى تكوين صورة وهمية أصغر من الجسم الأصلي. تستخدم المرايا المحدبة في تطبيقات تتطلب مجال رؤية واسع، مثل مرايا الرؤية الخلفية في السيارات أو في المتاجر.
قال تعالى في سورة النور:
اللَّهُ نُورُ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ ۚ مَثَلُ نُورِهِ كَمِشْكَاةٍ فِيهَا مِصْبَاحٌ ۖ الْمِصْبَاحُ فِي زُجَاجَةٍ ۖ الزُّجَاجَةُ كَأَنَّهَا كَوْكَبٌ دُرِّيٌّ يُوقَدُ مِنْ شَجَرَةٍ مُبَارَكَةٍ زَيْتُونَةٍ لَا شَرْقِيَّةٍ وَلَا غَرْبِيَّةٍ يَكَادُ زَيْتُهَا يُضِيءُ وَلَوْ لَمْ تَمْسَسْهُ نَارٌ ۚ نُورٌ عَلَىٰ نُورٍ ۗ يَهْدِي اللَّهُ لِنُورِهِ مَنْ يَشَاءُ ۚ وَيَضْرِبُ اللَّهُ الْأَمْثَالَ لِلنَّاسِ ۗ وَاللَّهُ بِكُلِّ شَيْءٍ عَلِيمٌ
(النور: 35)