فيديو الدرس: المرايا العلوم

نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نصف صورة الجسم المكونة عن طريق مرآة مستوية.

ولكن قبل أن نتحدث عن الصور، دعونا نر ما الذي يعنيه أن تكون المرآة مستوية. في هذه الحالة، كلمة «مستوية» تعني أن المرآة سطحها مستو أو مسطحة. من بين هاتين المرآتين، هذه المرآة مسطحة، أما هذه فليست كذلك. وعليه فإن المرآة الموجودة على اليسار ليست مستوية. للتأكد من أن المرآة مستوية، علينا أن ننظر إليها من الجانب. إذا كانت حافة المرآة خطًّا مستقيمًا كهذا عند النظر إليها من الجانب، فهذا يعني أنها مسطحة؛ ومن ثم فهي مرآة مستوية.

قد يكون للمرآة أي شكل، وتظل مرآة مستوية. فقد تكون، على سبيل المثال، دائرية، أو سداسية الشكل، أو أي شكل آخر. فما دامت المرآة تبدو مسطحة من الجانب، فهذا يعني أنها مستوية. والسبب الذي يجعل المرايا مفيدة هو أنها تعكس الضوء. إذا وضعنا جسمًا أمام مرآة، فإن الضوء الصادر من الجسم سينعكس عن المرآة، ويكون ما يعرف بالصورة. ها هو الجسم. وهو الشيء الموجود في فضاء حقيقي ثلاثي الأبعاد. وها هي صورة هذا الجسم، كما ترى في المرآة.

الصورة في الواقع ليست حقيقية. وإنما هي صورة لشيء حقيقي، وهو الجسم. ولكي نفهم كيف يحدث ذلك، تخيل أننا ننظر إلى المرآة والجسم من الجانب. ها هي المرآة المستوية. وها هو الجسم الموجود أمامها. لكي نرى صورة هذا الجسم في المرآة، يجب أن يوجد شخص أو شيء ما ينظر نحوها. لنفترض أن عينينا هنا، وننظر إلى المرآة في هذا الاتجاه. عندما نفعل ذلك، سنرى صورة لهذا الجسم. وكما ذكرنا سابقًا، يرجع ذلك إلى أن الضوء ينعكس عن المرآة. فأشعة الضوء الصادرة من كل النقاط الموجودة على الجسم تنعكس عن المرآة وتصل إلى العين.

ثمة أمر مثير للاهتمام هنا. عندما ترى أعيننا أشعة الضوء هذه، فإنها لا تدرك أنها منعكسة عن المرآة. كل ما يمكن لأعيننا إدراكه هو أن هذه الأشعة آتية من الاتجاه نفسه. وتتتبع أعيننا هذه الأشعة لترى صورة الجسم. ثمة أمران مثيران للاهتمام عن الصور التي تعكسها المرايا المستوية. الأمر الأول هو أن هذه الصور لها حجم الجسم نفسه. فهي ليست أكبر ولا أصغر ولا مختلفة في الشكل بأي طريقة. الأمر الثاني هو أننا إذا قسنا المسافة بين المرآة والجسم والمسافة بين المرآة والصورة، فسنجد أن المسافتين متساويتان. في المرآة المستوية، تبدو الصور خلف المرآة بعيدة بالمسافة نفسها التي يبعدها الجسم الموجود أمامها.

تذكر أيضًا أنه رغم كون الجسم حقيقيًّا، فإن الصورة ليست كذلك. إذا كانت المرآة المستوية معلقة على حائط، على سبيل المثال، فإننا نعرف أنه لا يمكن أن تكون الصورة في المرآة موجودة في الحقيقة خلف الجدار، وهو ما يوضح لنا أنه على الرغم من أنه يمكننا رؤية الصورة في المرآة، فإنها غير موجودة في الحقيقة مثل الجسم.

حتى الآن، تناولنا جسمًا بسيطًا إلى حد ما يظهر انعكاسه في المرآة. ولكن تخيل أننا ألصقنا مكعبًا أخضر اللون في ظهر هذا المكعب البرتقالي اللون الذي بدأنا به. إذا نظرنا إلى الجسم من الجانب الآن، فسيبدو على هذا النحو. وستبدو صورة الجسم الجديد بهذا الشكل. لاحظ أننا إذا نظرنا إلى الجسم، فسيكون المكعب الأخضر في الأمام، والمكعب البرتقالي في الخلف. ولكن هذا الترتيب سيكون معكوسًا في الصورة. ويحدث ذلك بسبب طريقة انعكاس الضوء عن المرآة. فالجزء من الجسم الأقرب إلى المرآة، وهو الجزء البرتقالي، ينعكس ليبدو في مقدمة الصورة. في الوقت ذاته، الجزء من الجسم الأبعد عن المرآة، وهو الجزء الأخضر، يبدو في مؤخرة صورة ذلك الجسم. ويعرف هذا التأثير بانعكاس الأمامي والخلفي. وهو يوضح لنا كيف يختلف الجسم عن صورته في المرآة المستوية. بعد معرفتنا كل ذلك عن المرايا المستوية، دعونا نتناول بعض الأمثلة.

أي المرآتين الموضحتين مرآة مستوية؟ (أ) المرآة أ، (ب) المرآة ب.

المرآة المستوية هي مرآة ذات سطح مستو أو مسطحة. فلا يكون هناك انحناء أو التواء في سطحها. نرى هنا أن المرآة (ب) منحنية؛ لذا لا يمكن أن تكون مرآة مستوية، لكن المرآة (أ) ليست منحنية. هذه المرآة مسطحة. إذن من بين هاتين المرآتين، المرآة (أ) مرآة مستوية.

لنتناول مثالًا آخر.

انعكس ضوء صادر من جسم عن مرآة مستوية. تنتج المرآة صورة للجسم. أي العبارات الآتية تصف العلاقة بين حجم الجسم وحجم صورته؟ (أ) حجم الصورة أكبر من حجم الجسم. (ب) حجم الصورة أصغر من حجم الجسم. (ج) حجم الصورة يساوي حجم الجسم.

لكي نعرف الإجابة الصحيحة، تخيل أننا ننظر إلى مرآة مستوية من الجانب. بما أن المرآة مستوية، فستبدو من هذا المنظور خطًّا مستقيمًا. وإذا وضعنا جسمًا أمام المرآة ونظر راصد إلى المرآة، فسيرى الراصد الضوء الصادر من الجسم ينعكس عن المرآة. ومن خلال تتبع أشعة الضوء المنعكسة، سيرى الراصد صورة للجسم. والسؤال هنا هو: هل هذه الصورة أكبر من الجسم أم أصغر منه أم لها الحجم نفسه؟ نظرًا لأن لدينا هنا مرآة مستوية؛ أي مسطحة، فستعكس دائمًا الضوء بحيث يكون حجم الصورة مماثلًا لحجم الجسم. هذا يعني أن الجسم والصورة لهما الحجم نفسه. أما إذا كانت المرآة غير مستوية، فقد تعكس الضوء بحيث لا يكون حجم الصورة مساويًا لحجم الجسم. ولكن نظرًا لأنها مستوية، فإن لهما الحجم نفسه.

لنتناول مثالًا آخر.

يقع جسم على مسافة متر واحد أمام مرآة مستوية. انعكس الضوء الصادر من الجسم عن المرآة المستوية منتجًا صورة للجسم. أي الاختيارات الآتية يوضح المسافة التي تتكون عندها الصورة خلف المرآة توضيحًا صحيحًا؟ (أ) أقل من متر واحد، (ب) متر واحد، (ج) أكبر من متر واحد.

دعونا نبدأ برسم شكل توضيحي لهذه الحالة. لنفترض أن لدينا هنا مرآة مستوية ننظر إليها من الجانب، وهنا يوجد جسم. ويقع الجسم على مسافة متر واحد من المرآة. ينعكس الضوء الصادر من الجسم عن المرآة. وعند تتبع أشعة الضوء المنعكسة، تتكون صورة. وهي صورة الجسم. نظرًا لأن المرآة مستوية، فإن المسافة بين المرآة والصورة هي نفس المسافة بين المرآة والجسم. وهي في هذه الحالة متر واحد. في حالة المرآة المستوية، تكون دائمًا المسافة بين المرآة والجسم مساوية للمسافة بين المرآة والصورة.

لنتناول الآن مثالًا أخيرًا.

ينعكس ضوء قادم من جسم عن مرآة مستوية. تنتج المرآة صورة للجسم. أي الشكلين الآتيين يوضح الصورة والجسم بطريقة صحيحة؟

من منظورنا، يبدو الجسم بهذا الشكل؛ صندوق أحمر أمام صندوق أزرق. ولكن خياري الإجابة مختلفان فيما يظهرانه في المرآة المستوية؛ أي صورة الجسم في المرآة. في الخيار (أ)، يظهر في الصورة الصندوق الأحمر في الأمام، والصندوق الأزرق خلفه. وهذا الترتيب معكوس في الخيار (ب). هنا الصندوق الأزرق موجود في الأمام، والأحمر خلفه. إذن أي الخيارين (أ) أو (ب) يوضح صورة هذا الجسم بطريقة صحيحة؟ لمعرفة ذلك، يمكننا تذكر أن الصور في المرايا المستوية تتعرض للتأثير المسمى بانعكاس الأمامي والخلفي.

تخيل أننا ننظر إلى مرآة مستوية من الجانب حيث تبدو خطًّا مستقيمًا. في هذه الحالة، سيبدو لنا الجسم بهذا الشكل؛ إذ يكون الجزء الأزرق أقرب إلى المرآة من الجزء الأحمر. وانعكاس الأمامي والخلفي يعني أنه عندما تتكون صورة الجسم، فستبدو معكوسة من الأمام إلى الخلف. هذا يعني أنه في حالة هذا الجسم، يكون الجزء الأزرق على اليمين، ولكن في الصورة يكون الجزء الأزرق على اليسار. وهذا يسمى انعكاس الأمامي والخلفي؛ لأننا ننظر عادة إلى الجسم بهذه الطريقة؛ بحيث يصبح ما نسميه الجزء الأمامي من الجسم، وهو في هذه الحالة الجزء الأحمر، الجزء الخلفي من الصورة.

لاحظ أنه في الخيار (أ)، هذا الانعكاس للأمامي والخلفي لا يحدث. ففي هذا الخيار، الجزء الأمامي من الجسم أحمر، والجزء الأمامي من الصورة أحمر أيضًا. إذن الخيار (أ) لا يمثل هذا الانعكاس الذي يحدث في الواقع. لذا للإجابة عن السؤال، نختار الخيار (ب). هذا الشكل يوضح الجسم وصورته بطريقة صحيحة في المرآة المستوية.

دعونا نختتم هذا الدرس بتلخيص بعض النقاط الرئيسية. في هذا الفيديو، تعلمنا أن المرآة المستوية لها سطح مستو يعكس الضوء. صورة الجسم في المرآة المستوية مساوية في الحجم للجسم نفسه. علاوة على ذلك، فإن المسافة بين الجسم والمرآة هي نفس المسافة بين الصورة والمرآة. وأخيرًا، رأينا أنه عندما يكون لدينا جسم ثلاثي الأبعاد، فإن صورة هذ الجسم في المرآة المستوية تنعكس من الأمام إلى الخلف. ويحدث هذا بسبب الطريقة التي ينتقل بها الضوء من الجسم وينعكس عن المرآة. هذا ملخص درس المرايا.