المرايا المقعرة والمحدبة

المرايا المقعرة والمحدبة هي منضدة بصريات هندسية ثلاثية الأبعاد يستكشف فيها الطلاب الانعكاس الكروي وتكوّن الصور. توضع شمعة جسم متوهجة أمام مرآة عاكسة ينقلب سطحها بين المجمِّع (مقعرة، بعد بؤري موجب) والمفرِّق (محدبة، بعد بؤري سالب). تمتد ثلاثة أشعة رئيسية مميزة بالألوان من لهب الشمعة إلى المرآة وتنعكس في الفضاء، مع امتدادات تقديرية شبه شفافة خلف المرآة كلما تفرقت الأشعة. وتحسب القراءات الحية بُعد الصورة d_i من معادلة المرآة 1/f = 1/d_o + 1/d_i، والتكبير الخطي M = -d_i / d_o، وتصنيف الصورة.

• في وضع المرآة المقعرة، ضع الشمعة أبعد من مركز التكور C (أي d_o أبعد من 2f) ولاحظ الصورة الحقيقية المقلوبة المصغرة المتكونة بين F وC.
• اسحب الشمعة إلى C (حيث d_o = 2f) وتحقق من أن الصورة الحقيقية المقلوبة لها نفس المسافة والحجم تمامًا مثل الجسم (M = -1.00).
• حرّك الشمعة إلى داخل البؤرة F (أي d_o أصغر من f) للمرآة المقعرة لترى الأشعة تتفرق في الأمام وتلتقي في صورة تقديرية معتدلة مكبرة خلف المرآة.
• انقر على طبق المرآة للتبديل إلى وضع المحدبة (المفرقة) واسحب الشمعة في أي مكان على المنضدة للتأكد من أن المرآة المحدبة تكوّن دائمًا صورة تقديرية معتدلة مصغرة.
• اضبط البعد البؤري |f| باستخدام شريط التمرير وشاهد البؤرة F ومركز التكور C ينزلقان على طول المحور البصري.

1. 1استخدم معادلة المرآة 1/f = 1/d_o + 1/d_i وصيغة التكبير M = -d_i / d_o لتحديد موقع وحجم الصور في المرايا الكروية.
2. 2تتبع الأشعة الرئيسية الثلاثة (الموازي-البؤري، والقطبي، والبؤري-الموازي) لكل من المرايا المقعرة والمحدبة.
3. 3اشرح الفرق الفيزيائي بين الصورة الحقيقية (حيث تلتقي أشعة الضوء فعليًا) والصورة التقديرية (حيث تبدو الأشعة المتفرقة وكأنها قادمة من خلف المرآة).
4. 4صف كيف تنتقل المرآة المقعرة من تكوين صور حقيقية مقلوبة إلى صور تقديرية معتدلة عندما يعبر الجسم البؤرة F.

أسئلة يطرحها المعلمون