فهم بؤرة المرآة المقعرة

محتويات

• المرايا: تاريخها وأنواعها
• المفاهيم الأساسية في البصريات الهندسية
• بؤرة المرآة المقعرة: تعريفها وخصائصها
• تشكيل الصور في المرآة المقعرة
• تطبيقات المرايا المقعرة في الحياة العملية
• المراجع

المرايا: تاريخها وأنواعها

لطالما كانت المرايا جزءًا لا يتجزأ من حياة الإنسان، بدءًا من ملاحظة انعكاس الصور على المسطحات المائية، وصولًا إلى استخدام تقنيات متطورة في صناعتها. ففي العصور القديمة، استخدمت مواد طبيعية مثل الأحجار البركانية السوداء وحجر الميكا، ثم تطور الأمر لاستخدام الصفائح المعدنية من سبائك النحاس والبرونز خلال الفترة ما بين 4000-3000 قبل الميلاد. وقد استخدمت معادن أخرى مثل الذهب والفضة لطلاء أسطح المرايا لتحسين جودتها. وتنقسم المرايا بشكل رئيسي إلى نوعين:

• المرايا المستوية: تتميز بسطحها المستوي، وتُنتج صورة وهمية مساوية في الحجم للجسم الأصلي، ومعكوسة أفقياً.
• المرايا الكروية: لها سطح عاكس على شكل جزء من كرة، وتنقسم بدورها إلى:
  • المرايا المقعرة: سطحها العاكس مقعر، وتُجمع الأشعة الضوئية الساقطة عليها.
  • المرايا المحدبة: سطحها العاكس محدب، وتُشتت الأشعة الضوئية الساقطة عليها.

المفاهيم الأساسية في البصريات الهندسية

لفهم سلوك الضوء في المرايا الكروية، نحتاج إلى فهم بعض المفاهيم الأساسية:

• قطب المرآة: المركز الهندسي لسطح المرآة.
• مركز تكوّر المرآة: مركز الكرة التي تُعتبر المرآة جزءًا منها.
• المحور الرئيسي: الخط المستقيم الذي يمر بقطب المرآة ومركز تكوّرها.
• البؤرة: النقطة التي تتجمع عندها الأشعة الضوئية المتوازية بعد انعكاسها عن سطح المرآة.
• البعد البؤري: المسافة بين قطب المرآة وبؤرتها.

بؤرة المرآة المقعرة: تعريفها وخصائصها

تُعرف بؤرة المرآة المقعرة بأنها النقطة التي تتجمع عندها الأشعة الضوئية المتوازية مع المحور الرئيسي بعد انعكاسها عن السطح المقعر. تُعتبر البؤرة نقطةً أساسية في تحديد خصائص الصورة المتكونة. تخضع المرايا المقعرة لقانون الانعكاس، حيث ينعكس الضوء بزاوية تساوي زاوية سقوطه.

تشكيل الصور في المرآة المقعرة

تعتمد خصائص الصورة المتكونة في المرآة المقعرة (حجمها، وضعها، طبيعتها: حقيقية أم وهمية، معتدلة أم مقلوبة) على موضع الجسم بالنسبة إلى المرآة وبؤرتها. فإذا وضع الجسم:

• بين القطب والبؤرة: تتكون صورة وهمية، معتدلة، ومكبرة.
• على البؤرة: لا تتكون صورة.
• بين البؤرة ومركز التكور: تتكون صورة حقيقية، مقلوبة، ومكبرة.
• على مركز التكور: تتكون صورة حقيقية، مقلوبة، مساوية في الحجم للجسم.
• أبعد من مركز التكور: تتكون صورة حقيقية، مقلوبة، ومصغرة.

تطبيقات المرايا المقعرة في الحياة العملية

تُستخدم المرايا المقعرة في العديد من التطبيقات العملية، بفضل قدرتها على تجميع الأشعة الضوئية، ومن أهم هذه التطبيقات:

• الأجهزة الطبية: في الفحص الطبي، لتكبير صورة الأعضاء الداخلية.
• مصابيح الكشافات والسيارات: لتجميع الضوء وإنتاج شعاع مركّز.
• التلسكوبات: لجمع الضوء من الأجرام السماوية البعيدة.

المراجع

[1] Jay Enoch (2006), “History of Mirrors Dating Back 8000 Years”, Optometry and Vision Science, Issue 10, Folder 83, Page: 775. Edited.
[2] أببول هويت، جون سوشكوي، ليسلي هويت، سلسلة الكتب الجامعية المترجمة-مفاهيم العلوم الفيزيائية، الرياض: مكتبة العبيكان، صفحة: 261. بتصرّف.
[3] أبتسعود اللحياني، البصريات، صفحة: 6. بتصرّف.
[4] فريق المدرسة العربية، “تكون الصور في المرايا الكروية-المرايا المقعرة”، المدرسة العربية، اطّلع عليه بتاريخ 2017-1-29. بتصرّف.
[5] Jhon Jewett, Raymond Serway (2010), Physics For Scientists and Engineers With Modern Physics, Canada: Cenagage Learning, Page: 1043. Edited.