العلوم · الصف الثالث الإعدادي · الترم الأول
المرايا
قوانين الانعكاس الضوئي وتكوين الصور في المرايا المستوية، وأنواع المرايا الكروية (المقعرة والمحدبة) وخصائص الصور المتكونة فيها واستخداماتها العملية.
آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى
معلومات الدرس
- الترم: الأول
- الوحدة: الوحدة الثانية: المرايا والعدسات (الدرس الأول)
المحتوى الرئيسي
الانعكاس الضوئي وقوانينه
الانعكاس هو ارتداد الضوء عن سطح ما بعد سقوطه عليه. وعند سقوط شعاع ضوئي على سطح عاكس (كالمرآة)، يحكم عملية الانعكاس قانونان أساسيان:
- الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والعمود المقام عند نقطة السقوط تقع جميعها في مستوى واحد.
- زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس، وتُقاسان دائمًا من العمود المقام (الناظم) على السطح العاكس عند نقطة السقوط، وليس من سطح المرآة نفسه:
حيث زاوية السقوط و زاوية الانعكاس.
المرايا المستوية وخصائص صورتها
المرآة المستوية سطح عاكس مستوٍ (مثل مرآة الحمام العادية). عند وقوف جسم أمامها، تتكون له صورة بالخصائص التالية:
- صورة خيالية (وهمية): لا يمكن استقبالها على حاجز أو شاشة؛ لأنها تتكون من امتداد الأشعة المنعكسة إلى الخلف وليس من تقاطعها الفعلي.
- معتدلة (غير مقلوبة): بنفس وضع الجسم.
- مساوية للجسم في الحجم تمامًا (لا تكبير ولا تصغير).
- معكوسة جانبيًا (يمين-يسار): يظهر الجانب الأيمن للجسم كأنه الأيسر في الصورة.
- بعد الصورة خلف المرآة يساوي بعد الجسم أمامها.
المرايا الكروية
المرآة الكروية هي جزء من سطح كرة مصقول من أحد وجهيها، وتنقسم إلى نوعين حسب السطح العاكس:
المرآة المقعرة (Concave Mirror)
السطح العاكس فيها هو السطح الداخلي للجزء الكروي (يشبه الجزء الداخلي من ملعقة)، فتعمل على تجميع الأشعة الضوئية المتوازية الساقطة عليها في نقطة واحدة تُسمى البؤرة. تختلف خصائص الصورة المتكونة في المرآة المقعرة باختلاف موضع الجسم منها:
- إذا كان الجسم قريبًا جدًا من المرآة (بين المرآة وبؤرتها): تتكون صورة خيالية، معتدلة، مكبَّرة (كما في مرايا الحلاقة وتكبير التفاصيل الدقيقة).
- إذا كان الجسم بعيدًا عن المرآة: تتكون صورة حقيقية، مقلوبة، ويمكن أن تكون مكبَّرة أو مصغَّرة حسب بعد الجسم بدقة (الصورة الحقيقية يمكن استقبالها على حاجز أو شاشة، لأنها تنتج من التقاء الأشعة المنعكسة فعليًا).
استخدامات المرآة المقعرة: مرايا الحلاقة وتكبير الوجه، المرايا المستخدمة في عيادات طب الأسنان لفحص الأسنان عن قرب، والمرايا العاكسة خلف مصابيح السيارات الأمامية والكشافات (لتجميع الضوء الصادر من المصباح وتوجيهه في حزمة متوازية قوية).
المرآة المحدبة (Convex Mirror)
السطح العاكس فيها هو السطح الخارجي للجزء الكروي (يشبه الجزء الخارجي من ملعقة)، فتعمل على تفريق الأشعة الضوئية المتوازية الساقطة عليها بحيث تبدو وكأنها صادرة من نقطة خلف المرآة (البؤرة الوهمية). وتكوّن المرآة المحدبة دائمًا -مهما كان موضع الجسم- صورة بنفس الخصائص التالية:
- خيالية ومعتدلة ومصغَّرة، مهما اقترب الجسم أو ابتعد عنها.
- ميزتها الأساسية أنها توسّع مجال الرؤية بحيث تُظهر مساحة أكبر مما تراه المرآة المستوية من نفس الموضع.
استخدامات المرآة المحدبة: مرايا الرؤية الخلفية والجانبية في السيارات (لتوسيع مجال رؤية السائق وتقليل النقاط العمياء)، ومرايا المراقبة في محلات السوبر ماركت والمنعطفات الضيقة في الطرق لرؤية اتساع أكبر من المشهد.
مقارنة سريعة بين المرايا الثلاثة
| نوع المرآة | السطح العاكس | تجميع/تفريق الأشعة | نوع الصورة الدائم |
|---|---|---|---|
| مستوية | مستوٍ | لا هذا ولا ذاك | خيالية، معتدلة، بنفس الحجم |
| مقعرة | داخل الكرة | تجميع الأشعة | تختلف حسب بعد الجسم |
| محدبة | خارج الكرة | تفريق الأشعة | خيالية، معتدلة، مصغَّرة دائمًا |
النقاط الرئيسية
- قانونا الانعكاس: الشعاع الساقط والمنعكس والعمود في مستوى واحد، وزاوية السقوط = زاوية الانعكاس.
- صورة المرآة المستوية: خيالية، معتدلة، بنفس حجم الجسم، ومعكوسة جانبيًا.
- المرآة المقعرة تجمّع الأشعة، وصورتها تتغير (مكبّرة خيالية أو حقيقية مقلوبة) حسب موضع الجسم.
- المرآة المحدبة تفرّق الأشعة، وتكوّن دائمًا صورة خيالية معتدلة مصغَّرة توسّع مجال الرؤية.
- تُستخدم المرايا المقعرة في التكبير وتجميع الضوء (الحلاقة، الكشافات)، والمحدبة في توسيع الرؤية (مرايا السيارات والمراقبة).
تطبيقات / أمثلة
مثال 1: عند وقوفك أمام مرآة مستوية على بعد 1.5 متر، فإن الصورة الخيالية تتكون على بعد 1.5 متر خلف سطح المرآة تمامًا، أي أن المسافة الكلية الظاهرية بينك وبين صورتك هي 3 أمتار.
مثال 2: لماذا تحمل مرايا الحلاقة والمكياج شكلًا مقعرًا؟ لأن الوجه يوضع قريبًا من المرآة (داخل البؤرة)، فتكوّن صورة خيالية مكبّرة تُظهر تفاصيل الوجه بوضوح أكبر.
مثال 3 (تطبيق يومي): لماذا تُكتب عبارة “الأجسام في المرآة أقرب مما تبدو” على مرايا الرؤية الجانبية في السيارات؟ لأن هذه المرايا محدبة، وتكوّن دائمًا صورة مصغَّرة توهم السائق بأن السيارة الخلفية أبعد مما هي عليه فعلًا في الواقع.
أسئلة للمراجعة
- اذكر قانوني الانعكاس الضوئي، ووضّح كيف تُقاس زاويتا السقوط والانعكاس.
- صف خصائص الصورة المتكونة في المرآة المستوية.
- لماذا تُستخدم المرايا المحدبة في مرايا الرؤية الخلفية للسيارات وليس المرايا المستوية؟
- متى تتكون في المرآة المقعرة صورة خيالية مكبّرة، ومتى تتكون صورة حقيقية مقلوبة؟
الأهداف العامة
- أن يذكر الطالب قانوني الانعكاس الضوئي وينطبق عليهما في رسم الأشعة الساقطة والمنعكسة.
- أن يصف الطالب خصائص الصورة المتكونة في المرآة المستوية.
- أن يميّز الطالب بين المرآة المقعرة والمرآة المحدبة من حيث الشكل وتكوين الصورة.
- أن يستنتج الطالب الاستخدامات العملية لكل نوع من المرايا الكروية بناءً على خصائص الصورة التي تكوّنها.