المحتوى
- الخصائص البصرية للضوء
- الانكسار والانكسار
- الصور التي شكلتها المرايا والعدسات
- مشكلة صورة مرآة الطائرة
- خصائص أخرى لمرايا الطائرة
- مرايا الطائرة المفصلية
كيف ترد إذا طُلب منك وصف خصائص الصور التي تشكلها مرايا الطائرة؟ أولاً ، يجب أن تتأكد من أنك تفهم المصطلحات الموجودة في اللعبة. هل "مرآة الطائرة" شيء تستخدمه للتحقق من مظهرك أثناء رحلة عبر القارات ، أم أنها شيء أكثر دنيوية؟
أ مرآة الطائرة هو نوع المرآة التي ربما تكون معتادًا على استخدامها ، رغم أنه إذا كانت وسائل التواصل الاجتماعي أي مؤشر ، فقد أصبحت "صور شخصية" تحل محل المرايا الفعلية في أوائل القرن الحادي والعشرين. من الناحية المثالية ، تتكون المرآة المستوية من سطح مستوٍ تمامًا دون أي تشوهات ، وترتد بنسبة 100 بالمائة من الضوء الذي يصيبها (الضوء العارض) إلى الخلف بزاوية يمكن التنبؤ بها.
على الرغم من عدم وجود مرآة "مثالية" ، فإن الكيانات المثالية في الفيزياء هي متعة التحدث عنها. في سياق التعرف على المرايا الطائرة ، سوف تتذوق العلوم العامة للبصريات ، والشعور بإحدى الطرق العديدة التي يمكن لعينيك أن تخدعك أثناء قيامها بعملها كما تم تصميمه تمامًا.
الخصائص البصرية للضوء
الضوء ، على الرغم من كونه في كل مكان تقريبًا وقتًا طويلًا ، يعد كيانًا يصعب وصفه بشكل صحيح ، مثل العديد من الأشياء في الفيزياء. يمكنك تقدير ذلك بمجرد النظر إلى عدد الطرق التي يتم بها تمثيل الضوء ليس فقط في العلوم ولكن في الفن. هل يتكون الضوء أم جزيئات ، أم أنه يتكون من موجات؟ هل الموجات تشير في اتجاه معين؟
في أي حال ، يمكن وصف الضوء المرئي للبشر على أنه طول موجي بينهما 440 و 700 مليار من المتر (10–9 م ، أو نانومتر). منذ سرعة الضوء ج ثابت في حوالي 3 × 108 م / ث في فراغ ، يمكنك تحديد وتيرة أي مصدر للضوء ν من الطول الموجي لها: νλ = ج.
عند مناقشة المرايا ، من المريح تمثيل الضوء ليس كواجهات موجية (كما ترى تشع في الخارج بعد قذف صخرة كبيرة في بحيرة هادئة سابقًا) ولكن كأشعة. أيضا ، يمكن التعامل مع الأشعة القادمة من نفس المصدر والأجزاء المجاورة من المرايا بشكل متوازي. مع هذا المخطط ، من السهل حساب الزوايا المتورطة في مشاكل مرآة الطائرة.
الانكسار والانكسار
عندما تصطدم أشعة الضوء بسطح مادي ، يمكن أن يتغير مسارها بعدة طرق. يمكن أن ترتد الأشعة من السطح ، تمر من خلالها ، أو مزيج من الاثنين معا.
عندما ترتد الأشعة الضوئية عن كائن ما ، فهذا يسمى انعكاس، وعندما يمرون بها وينحنون في هذه العملية ، فإن هذا يسمى الانكسار. هذا الأخير هو عمل من العدسات ، في حين أن الاهتمام الوحيد مع المرايا الطائرة (وغيرها) هو انعكاس.
ال قانون التأمل ينص علي زاوية حدوث أشعة الضوء التي تصطدم بمرآة مستوية تساوي زاوية الانعكاس ، مع كل من تقاس فيما يتعلق خط عمودي على سطح المرآة.
الصور التي شكلتها المرايا والعدسات
عندما "تعالج" المرايا والعدسات أشعة الضوء التي تصطدم بها ، فإنها "تخلق" صورًا تم تشكيلها حرفيًا بواسطة هذه العوامل: المسافة بين الكائن والمرآة (أو مركز العدسة) وشكل السطح.
تشمل العدسات بحكم التعريف الأسطح المنحنية المتعددة ، بينما محدب (التقويس الخارجي) و مقعر (التقويس الداخلي) تحتوي كل مرآة على واحدة ؛ تمثل المرايا الطائرة أبسط سيناريو كل ما ذكر هنا.
إذا كانت الصورة التي تم تشكيلها موجودة على نفس الجانب مثل أشعة الضوء المنعكسة أو المنكسرة ، فهي أ الصورة الحقيقية. هذا يعني أنه بالنسبة للمرايا ، ستكون الصورة الحقيقية على نفس الجانب الذي ينظر إليه الشخص (للعدسات ، ستكون على الجانب الآخر لأن الضوء ينكسر بدلاً من الانعكاس في هذا الإعداد). الصور التي تظهر خلف المرآة (أو أمام العدسة) تسمى الصور الافتراضية.
كيف يمكن أن تشكل الصورة "وراء" مرآة؟ بعد كل شيء ، قد لا يكون هناك شيء سوى الخرسانة الصلبة لمئات الأميال. . . حسنًا ، لا أميال ، ولكن يمكن أن يكون الجدار سميكًا جدًا. لكن فكر للحظة: عندما تنظر إلى المرآة ، أين بالضبط "الشخص" الذي تراه يظهر أن ننظر إلى الوراء في الخاص بك من؟
مشكلة صورة مرآة الطائرة
كما هو مبين في نتائج التمرين المقترح أعلاه ، تظهر الصورة خلف المرآة ، ولكنها في الواقع ليست كذلك. إنها بالتالي صورة افتراضية. بالضبط أين وكيف تم العثور على هذه الصورة؟
إذا رسمت رسمًا بيانيًا يوضح هذه المواقف من أعلى ، فيمكنك تحديد موقع الصورة في أي سيناريو معكوس المستوى باستخدام قانون الانعكاس. على سبيل المثال ، إذا كان المراقب يقف على بعد 3 أمتار من المرآة بزاوية 45 درجة ، فسيتم العثور على صورتها مقابلها مباشرةً على الجانب الآخر من المرآة. لكن إلى أي مدى؟
استخدم ال نظرية فيثاغورس لتحديد هذا. تعد المسافة التي يبلغ طولها 3 أمتار بين المراقب والمرآة مثلثًا صحيحًا يشتمل على انخفاض ضغط الدم من 3 أطراف متساوية س هذا ليالي2 + ق2 = 32أو 2 ثانية2 = 9 ، أو s = 3 / √2 = 2.12 م. هذه هي المسافة العمودية بين المراقب والمرآة ، وبالتالي فإن الصورة هي ضعف هذه المسافة من المراقب ، أو 4.24 م.
خصائص أخرى لمرايا الطائرة
بالإضافة إلى تقسيمها إلى صور "حقيقية" و "افتراضية" ، يمكن أن تكون كذلك مستقيم أو معكوسة. أي شخص استخدم من أي وقت مضى من الداخل ملعقة كمرآة شاهد مثالا لصورة مقلوبة. يُقال إن المرايا المستوية تخلق صورًا تستقيم ، لكن هذا وصف مضلل أو على الأقل غير مكتمل لما يحدث ، لأنه ينطبق فقط على المحور ص أو المحور العمودي.
إذا نظرت إلى المرآة ، يكون الجزء العلوي من رأسك خلف عينيك وفوقه مقارنةً بالمرآة ، وفي المقابل ، تكون عيون الصورة أقرب وأقل بالنسبة إلى المرآة (وأنت) من الجزء الخلفي من الرأس من الصورة. الخطوط التي تربط هذه النقاط ، كما يظهر من الجانب ، هي نفس الطول ، ولكنها موجهة بشكل مختلف (ولكن بشكل متناظر) في الفضاء. هكذا الصورة يكون مقلوب - ولكن على طول المحور السيني!
مرايا الطائرة المفصلية
من بين أمثلة لا حصر لها من المرايا الطائرة في الاستخدام العلمي والصناعي والمنزلي والمرايا الطائرة يتوقف. تمثل هذه طريقة جيدة لإظهار القوانين التي تحكم المرايا المستوية من منظور الهندسة ، ولكن من الصعب في كثير من الأحيان ترجمتها إلى تجربة.
إذا كانت لديك الفرصة ، فحاول إعداد مجموعة من ثلاثة مرايا (قد لا يكون لديك مفصلات ، لكن ليس هذا عائقًا) موجهًا بزوايا 60 درجة متبادلة ، والتي تبدو من أعلى وكأنها عجلة دراجة بثلاثة متحدثات متساوية. إذا كان لديك منقلة ومصدر للضوء وبعض المرايا الأصغر ، فيمكنك عمل واختبار تنبؤات حول الانعكاسات التي "تصنعها" باستخدام الهندسة الأساسية كما هو موضح أعلاه.