انعكاس الضوء والمرايا المستوية

في الحالة العامّة تكون نسبة الضوء المنتثر صغيرة جداً ولكن يمكن أن تزداد إلى حد كبير إذا كان السطح الفاصل بين الوسطين خشناً، وكذلك فإنّ نسبة الضوء المنعكس تكون صغيرة إلاّ إذا زادت زاوية الورود التي بين الشعاع القادم والناظم الذي هو المستقيم العمودي على السطح الفاصل بين الوسطين وفي هذه الحالة ربما يحدث انعكاس كلي للضوء وتكون نسبة الضوء المنكسر صغيرة جداً. وكذلك لا بدّ من التنبيه إلى أنّ كلا من الوسطين يمتصّ جزءً صغيراً من الضوء أثناء مروره فيه.

والكلام السابق يفترض طبعاً أن كلا الوسطين شفافين إذ لا يمكن للضوء أن ينتشر في الوسط الكتيم غير الشفاف. أمّا إذا كان الوسط الثاني غير شفاف (أي إذا سقط الضوء من وسط شفاف إلى وسط غير شفاف) فإنّه الانكسار لا يحدث وإنّما فقط الانعكاس وكذلك الانتثار، كما يحدث في المرايا.

انعكاس الضوء:

وبالنسبة للانعكاس فهناك قانونان أساسيان يحكمان هذه الظاهرة وهما:

1- يقع الشعاع المنعكس في نفس مستوى شعاع الوارد.

2- زاوية شعاع الوارد مع الناظم تساوي زاوية الشعاع المنعكس مع الناظم.

مبدأ رجوع الضوء:

هذا وإنّ ظاهرة انعكاس الضوء تتميّز بخاصية مهمة وهي ما يعرف بمبدأ رجوع الضوء وهو أن الطريق الذي يتبعه الضوء مستقل عن جهة انتشاره فلو سقط شعاع ضوئي وارد وفق الشعاع المنعكس لكان انعكاسه وفق الشعاع الوارد الأول.

المرايا:

والمرايا هي سطوح عاكسة لها القدرة على أن تعكس معظم الأشعة الضوئية الساقطة عليها، ويكون مثل هذا السطح عادة أملساً وعلى درجة عالية جداً من النعومة والانتظام. وهناك مرايا مستوية ومرايا كروية وغير ذلك بحسب شكل سطحها العاكس. والمرايا بصفة عامة نادرة الوجود في الطبيعة، فمعظم الأجسام الطبيعية تمتص نسبة كبيرة من الضوء الساقط عليها بسبب سطحا الخشن وغير المنتظم. فالرمال والتربة والأحجار والأخشاب وغيرها مواد ذات سطوح خشنة وغير منتظمة، فإذا سقطت أشعة ضوئية على مثل هذا السطوح الخشنة نجد أن الضوء المرتد يكون في اتجاهات كثيرة مختلفة وبذلك يتشتت الضوء المرتد ويتناثر بشكل كلي في جميع الاتجاهات.

والمرآة الجيدة يكون سطحها على درجة عالية جداً من النعومة، وأن يكون امتصاصه للضوء منعدماً، ويتوفر ذلك في المعادن. وتصنع المرايا العادية من لوح من الزجاج يغطى سطحه الخلفي بطبقة رقيقة من القصدير المُمَلغم بالزئبق ثم تطلى باللون الأسود لحمايتها. ولكن مثل هذه المرآة لا تصلح في صناعة الأجهزة الدقيقة مثل أجهزة الطيف أو التلسكوبات الفلكية لأن جزءً من الضوء ينعكس على سطح الزجاج نفسه قبل أن يصل إلى الطبقة المعدنية العاكسة وبذلك تتكون صورة ثانوية بالانعكاس على سطح الزجاج. بالإضافة إلى ذلك فإن الزجاج يمتص جزءً من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. لذلك تصنع المرايا لمثل هذه الأغراض التقنية بصقل السطح الزجاجي صقلا جيدا ليصل إلى درجة عالية من النعومة ثم يبخر عليه طبقة معدنية رقيقة من الفضة أو الألومنيوم في جو مفرغ من الهواء حتى لا يتأكسد السطح. وقد يصل نسبة ما تعكسه مثل هذه المرايا من الضوء إلى ما يقارب 98%.

خواص المرايا المستوية:

إذا وضعنا جسماً ما أمام مرآة مستوية فسوف يتشكل له خيال له الخصائص التالية:

1- حجم الخيال يساوي حجم الجسم.

2- بعد الخيال داخل المرآة يساوي بعد الجسم عن المرآة.

3- يكون الخيال في المرآة معكوساً بحيث يصبح اليمين شمالا وبالعكس. ولهذا السبب عندما تقف أمام مرآة وترفع يدك اليمنى ترى أن اليد اليسرى للخيال هي التي ترتفع. وكذلك فإنّ الكتابة تكون في المرآة معكوسة.

الخيال في المرآة المستوية يكون مقلوباً:

ولتوضيح كيفية تشكل الخيال في المرآة نستعين بالشكل التالي الذي يوضح جسماً موضوعاً أمام مرآة مستوية، فيخرج الشعاع الضوئي من نقطة على الجسم وينعكس على سطح المرآة بحيث تكون زاوية الورود تساوي زاوية الانعكاس، ثم يسقط الشعاع على العين فيظهر للعين كأنه آتياً من خلف المرآة، ومن مسافة تساوي بعد الجسم عنها. وفي هذا الشكل نوضح مسار شعاعين من الضوء يردان من نقا مختلفة من الجسم، وفي الواقع فإن كل نقطة من نقاط سطح الجسم تخرج منها الأشعة في جميع الاتجاهات ولكن حزمة صغيرة منها تدخل إلى العين.