خصائص مرايا الطائرة

كيف ترد إذا طُلب منك وصف خصائص الصور التي تشكلها المرايا المستوية؟ أولاً ، يجب أن تتأكد من فهمك للمصطلحات المستخدمة. هل "مرآة الطائرة" شيء تستخدمه للتحقق من مظهرك أثناء رحلة طيران عابرة للقارات ، أم أنها شيء عادي أكثر؟

أمرآة مستويةهو نوع المرآة الذي ربما اعتدت استخدامه كثيرًا ، على الرغم من أنه إذا كانت وسائل التواصل الاجتماعي تشير إلى ذلك ، فإن "صور السيلفي" قد حلت إلى حد كبير محل المرايا الفعلية في أوائل القرن الحادي والعشرين. من الناحية المثالية ، تتكون المرآة المستوية من سطح مستوٍ تمامًا بدون تشوهات ، وترتد بنسبة 100 في المائة من الضوء الذي يصطدم بها (الضوء الساقط) مرة أخرى بزاوية يمكن التنبؤ بها.

بينما لا توجد مرآة "مثالية" ، فإن الكيانات المثالية في الفيزياء ممتعة للحديث عنها. في سياق التعرف على المرايا المستوية ، ستتعرف على العلوم العامة للبصريات ، و الإحساس بواحدة من الطرق العديدة التي يمكن لعينيك أن تخدعك بها أثناء قيامك بعملهم تمامًا كما تم تصميمه.

الضوء ، على الرغم من كونه في كل مكان تقريبًا لوقت طويل ، هو كيان 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 النصوص العلمية ولكن في الفن. هل يتكون الضوء أم جسيمات أم أنه يتكون من موجات؟ هل الموجات تشير في اتجاه معين؟

على أي حال ، يمكن وصف الضوء المرئي للبشر بأنه له طول موجي λ بين حوالي440 و 700 جزء من المليار من المتر​ (10^–9 م أو نانومتر). منذ سرعة الضوءجثابت عند حوالي 3 × 10⁸ م / ث في الفراغ ، يمكنك تحديد تردد أي مصدر ضوءνمن طوله الموجي:νλ = ج​.

عند مناقشة المرايا ، من الملائم تمثيل الضوء ليس كواجهات موجية (كما ترى يشع إلى الخارج بعد رمي صخرة كبيرة في بحيرة هادئة سابقًا) ولكن كأشعة. أيضًا ، يمكن التعامل مع الأشعة القادمة من نفس المصدر والأجزاء المتجاورة من المرايا على أنها متوازية. باستخدام هذا المخطط ، من السهل حساب الزوايا المتضمنة في مشاكل المرآة المستوية.

عندما تصطدم أشعة الضوء بسطح مادي ، يمكن أن يتغير مسارها بعدة طرق. يمكن للأشعة أن ترتد عن السطح ، أو تمر عبره ، أو مزيجًا من الاثنين معًا.

عندما ترتد أشعة الضوء عن جسم ما ، يسمى هذاانعكاس، وعندما يمرون من خلاله وهم عازمون في العملية ، يسمى هذاالانكسار. هذا الأخير هو عمل العدسات ، في حين أن الشاغل الوحيد بالمرايا المستوية (وغيرها) هو الانعكاس.

القانون التفكيرينص عليزاوية وقوع أشعة الضوء التي تصطدم بمرآة مستوية تساوي زاوية الانعكاس ،مع قياس كلاهما بالنسبة إلى خط عمودي على سطح المرآة.

عندما "تعالج" المرايا والعدسات أشعة الضوء التي تصطدم بها ، فإنها "تخلق" صورًا تم تشكيلها حرفيًا بواسطة هذه العوامل: المسافة بين الجسم والمرآة (أو مركز العدسة) وشكل السطح.

تتضمن العدسات بحكم التعريف أسطح منحنية متعددة ، بينمامحدب(الانحناء إلى الخارج) ومقعرمرايا (منحنية إلى الداخل) تحتوي كل منها على واحدة ؛ تمثل المرايا المستوية أبسط سيناريو لكل ما هو مذكور هنا.

إذا كانت الصورة التي تم تكوينها على نفس جانب أشعة الضوء المنعكسة أو المنكسرة ، فإنها تكون aالصورة الحقيقية. هذا يعني أنه بالنسبة للمرايا ، ستكون الصورة الحقيقية في نفس الجانب مثل الشخص الذي ينظر إليها (لـ العدسات ، سيكون على الجانب الآخر لأن الضوء ينكسر بدلاً من أن ينعكس في هذا إعدادات). تسمى الصور التي تظهر خلف المرآة (أو أمام العدسة)صور افتراضية​.

كيف يمكن أن تتشكل الصورة "خلف" المرآة؟ بعد كل شيء ، قد لا يكون هناك شيء سوى الخرسانة الصلبة لمئات الأميال... حسنًا ، ليس الأميال ، لكن الجدار يمكن أن يكون سميكًا جدًا. لكن فكر للحظة: عندما تنظر في المرآة ، أين بالضبط "الشخص" الذي تراهيظهرأن ننظر إلى الوراء الخاص بك من؟

كما يتضح من نتائج التمرين المقترح أعلاه ، تبدو الصورة خلف المرآة ، لكنها في الواقع ليست كذلك. وبالتالي فهي صورة افتراضية. أين وكيف وجدت هذه الصورة بالضبط؟

إذا قمت برسم مخطط يوضح هذه المواقف من الأعلى ، فيمكنك تحديد موقع الصورة في أي سيناريو مرآة مستوية باستخدام قانون الانعكاس. على سبيل المثال ، إذا كان المراقب يقف على بعد 3 أمتار من مرآة بزاوية 45 درجة ، فسيتم العثور على صورته مباشرة مقابلها على الجانب الآخر من المرآة. لكن إلى أي مدى؟

استخدم النظرية فيثاغورسلتحديد هذا. المسافة التي تبلغ 3 أمتار بين الراصد والمرآة هي مثلث قائم الزاوية له وتر 3 وضلعان متساويانسمثل ذلك

هذه هي المسافة العمودية بين الراصد والمرآة ، وبالتالي تكون الصورة ضعف هذه المسافة من الراصد ، أو 4.24 م.

بالإضافة إلى تقسيمها إلى صور "حقيقية" و "افتراضية" ، يمكن أيضًا أن تكون كذلكتستقيمأومعكوسة.أي شخص استخدم الملعقة من الداخل كمرآة قد رأى مثالاً لصورة مقلوبة. يقال إن المرايا المستوية تخلق صورًا عمودية ، لكن هذا وصف مضلل أو على الأقل وصف غير كامل لما يحدث ، لأنه ينطبق فقط على المحور ص ، أو المحور الرأسي.

إذا نظرت إلى المرآة ، فإن الجزء العلوي من رأسك خلف وفوق عينيك مقارنةً بالمرآة ، و في المقابل ، فإن عيون الصورة أقرب وأقل بالنسبة إلى المرآة (وأنت) من الجزء الخلفي من رأس الصورة. الخطوط التي تربط هذه النقاط ، كما يُرى من الجانب ، لها نفس الطول ، لكنها موجهة بشكل مختلف (ولكن بشكل متماثل) في الفضاء. هكذا الصورةهومقلوب - ولكن على طول المحور السيني!

• السبب الآخر الذي يجعل "قلب" الصور في اتجاه أفقي بواسطة المرايا المستوية يسهل إغفاله ، أو على الأقل يصعب شرحه ، هو أمر بيولوجي أكثر منه ماديًا: عندما تنظر في المرآة ، فإنك ترى كائنًا متماثلًا بشكل عام ثنائي الجانب (أي ، يمكن تقسيمه إلى نصفين متساويين يمين ويسار بواسطة عمودي طائرة). إذا كان الناس معتادون على إدارة رؤوسهم جانبًا للنظر في المرايا ، فمن المحتمل أن تكون خاصية المرايا هذه راسخة بقوة في ذهن الشخص العادي.

من بين الأمثلة التي لا حصر لها من المرايا المستوية في الاستخدام العلمي والصناعي والمنزلي هي المرايا المستوية المفصلية. تمثل هذه طريقة جيدة لإظهار القوانين المباشرة ، ولكن غالبًا ما يصعب ترجمتها إلى تجربة ، القوانين التي تحكم المرايا المستوية من منظور الهندسة.

إذا كانت لديك الفرصة ، فحاول إعداد مجموعة من ثلاث مرايا (قد لا يكون لديك مفصلات ، لكن هذا ليس عائقًا) موجهة بزوايا 60 درجة متبادلة ، والتي من الأعلى ستبدو مثل عجلة دراجة بثلاث مسافات متساوية المتحدث. إذا كان لديك منقلة ومصدر ضوئي وبعض المرايا الصغيرة ، فيمكنك إجراء واختبار تنبؤات حول الانعكاسات التي "تصنعها" باستخدام الهندسة الأساسية كما هو موضح أعلاه.