بحث عن المرايا الكروية

نُقدم  إليك عزيزي القارئ عبر مقالنا اليوم من موسوعة بحث عن المرايا الكروية ، وهي تلك المرآيات التي يكون سطحها كروي صقيل، ويعكس الضوء، ويكون مقطوع وجزء من كرة جوفاء، وهي يوجد منها نوعين المرآة المقعرة وهي التي يكون سطحها العاكس متواجد بالداخل، والمرآة المُحدبة، والتي يكون سطحها العاكس هو السطح الخارجي.

ويتوفر بالمرايا الكروية خاصية التكبير وهي تشير إلى عدد المرات التي تكون الصورة (الخيال) أصغر أو أكبر من الجسم.

ونجد أن التكبير بشكل علمي هي النسبة بين طول الجسم، وطول الصورة، وبالتالي فالمرآة الكروية تعمل على تشكيل أخيلة حقيقية أو وهمية للجسم الواقع والموجود أمامها، وربما تكون مصغرة، أو مكبرة، أو مساوية.

لذا سنتحدث خلال السطور التالية عن المرآة الكروية وأنواعها وخصائصها بشئ من التفصيل، فقط عليك أن تتابعنا.

بحث عن المرايا الكروية

هناك مجموعة من المفاهيم المختلفة التي تتعلق بالمرايا الكروية، ومنها الآتي:-

• مركز التكور: وهو مركز الكورة الذي يؤخذ منه سطح المرآة center of curvature.
• قطب المرآة: وهو يعبر عن مركز سطح المرآة.
• البؤرة: وهي النقطة التي يتجمع عندها الأشعة المتوازية، والتي توازي المحور الرئيسي بعد انعكاسها بالمرآة المقعرة، أو عندما تمتد بالمرآة المُحدبة focus.
• فتحة المرآة: هي الزاوية الفراغية المركزية التي تستقبل المرآة الأشعة الضوئية من خلالها.
• البُعد البؤري للمرآة: هو تلك المسافة التي تكون بين قطب المرآة وبُعدها البؤري، وهو جزء من المحور الأساسي للمرآة.
• المحور الرئيسي: وهو ذلك الخط الوهمي الذي يتم من خلاله التوصيل بين مركز التكور، وقطب المرآة.
• المحور الثانوي: هو ذلك المستقيم الذي يمر من عند مركز المرآة، و يلتقي بالمرآة عند نقطة ما عدا رأسها.

انواع المرايا

هناك نوعين من المرايا الكروية وهم المرآة المحدبة، والمرأة المقعرة.

المرآة المحدبة Convex Mirror

• يُطلق عليها المرآة المفرقة؛ فهي تعمل على تفرقة الأشعة الساقطة بعد انعكاسها، ونجد أن البؤرة تكون خيالية؛ لأنها نتجت عن التقاء الامتدادات الخاصة بالأشعة المُنعكسة، وليس عن الأشعة المنعكسة نفسها.
• وبالتالي تتكون صورة خيالية غير حقيقية، أي يكون بإمكانك رؤيتها بالعين المجردة، ولكن من الصعب أن تستقبلها على حائل.
• فهنا تتباعد الأشعة المتوازية التي تسقط على سطح المرآة ، ونجدها تبتعد عن النقطة المشتركة للتقاطع “خلف المرآة”، وبالتالي يكون من الصعب استقبال أي صورة على حائل.
• ونجد أن هذا النوع من المرآيات يوفر نطاق أوسع للرؤية عن المرآيات الأخرى المسطحة، وعلى الأغلب يتم استخدامها في المركبات تحديداً في الشاحنات الكبرى، للتخفيض من بقع العمى، وأيضاً تتواجد هذه المرآيات في تقاطع الطرق، وأماكن ركن السيارات، وأيضاً تعتبر جزء من نظام الحماية، فخلال كاميرا فيديو واحدة يُمكنك عرض أكثر من زاوية في وقت واحد، وبالتالي يتم استخدامها في مراقبة المحلات التجارية المختلفة.

المرأة المقعرة Concave Mirror

يطلق عليها المرآة اللامة، فهي تُساهم في تجميع الأشعة بعد أن تنعكس وهنا تكون البؤرة حقيقية؛ وذلك لأنها تنتج عن التقاء الأشعة المُنعكسة، ويكون سطحها العاكس بداخل المرآة.

وهنا لا تتجمع الإشعاعات الضوئية المتوازية بشكل كامل في حالة أن المرآة كروية مثالية، ولكن يتم تجميع الأشعة وهي منزاحة قليلاً عن بعضها لبعض، وبالتالي تكون الصورة غير واضحة عند البؤرة.

وخلال القرن الـ 17 حاول العلماء أن يبنوا تليسكوب مرايا، وبالتالي وفي هذه الحالة كانت المرآة المقعرة في مقام العدسة الأساسية في التليسكوب، ولكن الصورة كانت غير واضحة.

ونجد أن عالم الرياضيات غريغوري اقترح فكرة تشكيل سطح المرآة من قطع مكافئ بدلاً من نصف الكرة المثالية، وبالتالي يحدث انعكاس للأشعة المتوازية والتي تسقط على السطح الذي تم تشكيله على هيئة قطع مكافيء بنقطة واحدة، يطلق عليها البؤرة.

وقد نجح العلماء في صناعة مجموعة من التلسكوبات من أجل القيام بعدد من الدراسات الفلكية والرصد الفلكي، و تم الاستعانة بالمرايا المقعرة في هذا الأمر، وهنا نجد أن الصورة أصبحت أكثر وضوحاً.

فمن مميزات المرأة المقعرة أنها من الممكن أن يتم إنتاجها بأحجام كبيرة يصل قطرها لثماني أو عشرة أمتار، وبالتالي نستطيع رؤية الصورة بحجم كبير ومتضخم.

وتخضع المرايا المقعرة لقانون الانعكاس، فالصور بها تصنع ثلاثة أنواع من الأشعة الساقطة من الجسم، وهي الشعاع المار بالبؤرة وينعكس بشكل متوازي للمحور الرئيسي، والشعاع الموازي للمحور الأساسي وهو ينعكس ويمر بالبؤرة، بالإضافة إلى الشعاع المار بمركز التكور.

القوانين العامة للمرايا والتكبير

(1 ÷ س)+(1 ÷ ص)=(1 ÷ ع)

حيث أن:

ع = البعد البؤري للمرأة.

ص= بعد الخيال.

وقانون التكبير هو

ت = (ص ÷ س) أو يحسب بطريقة أخرى وهي ت =(ل _ص ) ÷ (ل _س )

ونجد أن

ل _ص = طول الخيال.

ل _س = طول الجسم .

ويتم تطبيق القانون العام للمرآيات سواء أكانت المرآة مُحدبة، أو مقعرة، ويجب أن نراعي الإشارة.

وبالتالي نضع بعض الجسم + في حالة أن الجسم حقيقي، وإشارة سالب (-) في حالة أن الجسم وهمي.

يتم وضع علامة (+) في حالة أن الخيال حقيقي، وعلامة سالب إذا كان الخيال وهمياً.

أما البعد البؤري فيكون موجب في حالة أن المرآة مقعرة، أو سالب حينما تكون المرآة مُحدبة.

خواص المرايا الكروية

خاصية المحرق الأصلي: والمقصود هنا أن كل ضوء وارد إلى مرآة مقعرة ويوازي المحور الأصلي ينعكس بعد ذلك، ويمر من محرقها الأصلي.

عكس خاصية المحرق الأصلي: وهي تكون حسب الضوء والانعكاس، أي أن كل شعاع ضوئي وارد للمرآة المقعرة، ويمر من محرقها الأصلي نجده ينعكس بشكل موازي للمحور الأصلي.

خاصية المركز: يقصد بها أن كل شعاع ضوئي وارد لمرآة مقعرة ويمر بمركزها ينعكس ويرتد على نفسه؛ وذلك بسبب أن زاوية الورود تكون صفر درجة.

فوائد المرايا

يتم استخدام المرايا المقعرة في الكثير من الأمور الحياتية اليومية ومن بينها:-

• مساعدة أطباء الأسنان في رؤية الجانب السفلي من الضروس، والتي من الصعب رؤيتها بالعين المجردة.
• هناك عدسات مقعرة يستخدمها الطبيب كعاكس لكي يستطيع أن يقوم بتشخيص المرض.
• يتم استخدامها في بناء التلسكوبات، والتي تكون مسئولة بدورها عن الرصد الفلكي، مثل تليسكوب تشيلي العظيم، وتليسكوب مرصد كيك.
• يُمكن للسيدات أن تستخدمها من أجل وضع المكياج، فهذا النوع يُساعد في إظهار تفاصيل الوجه بشكل واضح.
• هناك بعض الأنواع المعدنية من المرايا المقعرة التي يتم استعمالها بعملية استقبال موجات التلفزة، والرادار، فهي تساعد في تجميع أشعة التلفاز التي تسقط فوقها، والتي تأتي عبر محطة التلفاز، وتُجمعها بنقطة واحدة، ثم تُكبرها بواسطة مضخم، وبعد ذلك تُدخلها لجهاز التليفزيون، مما يؤدي في النهاية إلى استقبال الصورة والصوت المرسلين.
• تُستخدم في صناعة مصابيح السيارات الأمامية، وصناعة الأفران الشمسية صغيرة الحجم.

أما المرآة المحدبة فيتم استخدامها في:-

• مواقف السيارات من أجل تقوية الرؤية عن الاصطفاف.
• تصحيح بُعد النظر بالكاميرات، وعدسة العين.
• تُستخدم في التلسكوبات والمناظير من أجل تكبير الأجسام المختلفة، مما يجعلها تبدو قريبة.