آینه‌های کاو و کوژ

«آینه‌های کاو و کوژ» یک میز اپتیک هندسی سه‌بعدی است که در آن دانش‌آموزان بازتاب کروی و تشکیل تصویر را بررسی می‌کنند. یک شمع درخشان در جلوی آینهٔ بازتابنده‌ای قرار دارد که سطح آن بین حالت همگرا (کاو، فاصلهٔ کانونی مثبت) و واگرا (کوژ، فاصلهٔ کانونی منفی) تغییر می‌کند. سه پرتو اصلی رنگ‌بندی‌شده از شعلهٔ شمع به آینه تابیده و در فضا بازتاب می‌شوند و هرگاه پرتوها واگرا شوند، امتدادهای مجازی نیمه‌شفاف در پشت آینه دیده می‌شوند. نمایشگرهای زنده فاصلهٔ تصویر d_i را از معادلهٔ آینه 1/f = 1/d_o + 1/d_i، بزرگ‌نمایی خطی M = -d_i / d_o و نوع تصویر را محاسبه می‌کنند.

• در حالت کاو (مقعر)، شمع را فراتر از مرکز انحنا C (یعنی d_o بیشتر از 2f) قرار دهید و تصویر حقیقی، وارونه و کوچک‌تر تشکیل‌شده بین F و C را مشاهده کنید.
• شمع را روی C (d_o = 2f) بکشید و بررسی کنید که تصویر حقیقی وارونه دقیقاً هم‌فاصله و هم‌اندازه با جسم است (M = -1.00).
• شمع را به درون فاصلهٔ کانونی F (d_o کمتر از f) آینهٔ کاو ببرید تا ببینید پرتوها در جلو واگرا شده و امتداد آن‌ها در پشت آینه به یک تصویر مجازی، مستقیم و بزرگ‌شده همگرا می‌شود.
• روی سطح آینه کلیک کنید تا به حالت کوژ (واگرا) تغییر کند و شمع را در هر جای ریل بکشید تا تأیید شود که آینهٔ کوژ همیشه تصویری مجازی، مستقیم و کوچک‌تر تشکیل می‌دهد.
• فاصلهٔ کانونی |f| را با نوار لغزنده تنظیم کنید و لغزیدن کانون F و مرکز انحنا C را در امتداد محور اصلی تماشا کنید.

1. 1از معادلهٔ آینه 1/f = 1/d_o + 1/d_i و فرمول بزرگ‌نمایی M = -d_i / d_o برای یافتن مکان و اندازهٔ تصاویر آینه‌های کروی استفاده کنید.
2. 2سه پرتو اصلی (موازی-کانونی، تابش به رأس، و کانونی-موازی) را برای هر دو آینهٔ کاو و کوژ رسم کنید.
3. 3تفاوت فیزیکی بین تصویر حقیقی (پرتوهای نور واقعاً به هم می‌رسند) و تصویر مجازی (پرتوهای واگرا طوری به نظر می‌رسند که گویی از پشت آینه می‌آیند) را توضیح دهید.
4. 4شرح دهید که چگونه با عبور جسم از نقطهٔ کانونی F، آینهٔ کاو از تشکیل تصاویر حقیقی وارونه به تشکیل تصاویر مجازی مستقیم تغییر وضعیت می‌دهد.

پرسش‌هایی که معلم‌ها می‌پرسند