عاكس الزاوية


 

عاكس الزاوية

لترى نفسك كما يراك الآخرون.

مرآتان مفصليتان تنشئان مشكالًا يعرض صورًا متعددة لشيءٍ ما. عندما تضع المرايا المفصلية أعلى مرآة ثالثة، فإنك تنشئ عاكسًا يرسل الضوء دائمًا في الاتجاه الذي جاء منه.

 

الأدوات والخامات

  • ثلاث مرايا مقاس 6×6 بوصات (15×15 سم) (متوفرة في متاجر البلاستيكيات؛ حيث يمكنهم قص المرايا حسب المقاس المطلوب).
  • شريط لاصق.
  • قطعة من الورق المقوى الخفيف أو مجلد ملفات.
  • اختياري: منقلة.

ملحوظة: نوصي بشدة باستخدام المرايا البلاستيكية لهذه الوجبة الخفيفة؛ لأن البلاستيك أكثر أمانًا من الزجاج. إذا كان لا بد من استخدام المرايا الزجاجية، فألصق شريطًا لاصقًا على جميع الحواف لتقليل فرصة حدوث جروح، وألصق السطح الخلفي لكل مرآة بالكامل (وليس فقط الزوايا أو نقاطًا معينة) بقطعة من الورق المقوى أو دعامة خشبية باستخدام الصمغ —بهذه الطريقة، حتى إذا حدثت تشققات أو كسور في المرآة، لن تكون هناك شظايا زجاجية متناثرة.

التجميع

  1. ضع مرآتين بحيث تواجه كل منهما الأخرى، وتصطف حوافهما.
  1. استخدم شريطًا لاصقًا لتثبيت المرآتين معًا على طول حافة واحدة. ضع الشريط على ظهر المرآتين وجوانبهما مثل غلاف الكتاب، مما ينشئ مفصلة تفتح وتغلق بسهولة. تأكد من أن المرايا يمكن أن تتحرك بحرية من 0 درجة إلى 180 درجة.


 

ماذا تفعل وماذا تلاحظ؟

لعمل مشكال، ضع المرايا المفصلية على الورق المقوى وضع شيئًا مثل قلم رصاص أو بعض العملات المعدنية بينهما. افتح المرايا بزوايا مختلفة. لاحظ أنه كلما كانت الزاوية أصغر، زاد عدد الصور التي تراها. أزل الأشياء وشاهد ما يحدث عندما ترسم تصميمات مختلفة في الفراغ بين المرآتين.

أغلق عينك اليمنى وانظر إلى مرآة واحدة مباشرة. لاحظ أن العين اليسرى للصورة مغلقة. الآن أغلق عينك اليمنى وانظر إلى مرآتين تشكلان زاوية 90 درجة. لاحظ أن العين اليمنى لهذه الصورة مغلقة.

الآن اصنع عاكس زاوية عن طريق فتح المرآتين الملتصقتين بزاوية 90 درجة وإسنادهما على المرآة الثالثة، بحيث تشكل المرايا الثلاث نصف مكعب.

أغلق إحدى عينيك وحدق في الزاوية التي تلتقي فيها المرايا الثلاثة. حرك رأسك ولاحظ أن بؤبؤ عينك المفتوحة يقع دائمًا في الزاوية تمامًا. افتح كلتا العينين وانظر إلى الزاوية. قد تكون إحدى العينين أقرب إلى الزاوية من الأخرى. تلك هي عينك المهيمنة.


 

ما الذي يحدث؟

في عاكس الزاوية، تعكس الانعكاسات المتعددة الصورة وتقلبها.

عندما تضع شيئًا بين المرآتين المفصليتين، يرتد الضوء من الجسم ذهابًا وإيابًا بين المرآتين قبل أن يصل إلى عينيك، فتتشكل صورة في كل مرة يرتد فيها الضوء عن المرآة.

يعتمد عدد الصور التي تراها في المرايا على الزاوية التي تشكلها المرايا. وأثناء تصغير الزاوية بين المرايا، يرتد الضوء للخلف وللأمام مرات أكثر، فترى مزيدًا من الصور.

يوضح الرسم التوضيحي أدناه كيف تتشكل الصورة في زاوية مرآتين بزاوية 90 درجة، فترتد أشعة الضوء عن كل مرآة بالزاوية نفسها التي اصطدمت بها بالمرآة: يقول الفيزيائيون إن زاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط، وتتصرف المرايا الموجودة بزوايا أخرى بشكل مشابه، إلا أن المخططات الشعاعية قد تصبح أكثر تعقيدًا.

تعيد الزاوية الداخلية لعاكس الزاوية (حيث تلتقي المرايا الثلاث) إرسال الضوء موازيًا لمساره الأصلي. فإذا وجهت شعاعًا رفيعًا من ضوء الليزر بالقرب من الزاوية تمامًا، فإن الشعاع سيرتد من مرآة إلى مرآة ثم يخرج بالتوازي مع شعاع الدخول. ويرتد الضوء من مركز عينك مباشرة إلى مركز عينك، لذلك تبدو صورة عينك وكأنها متمركزة في الزاوية التي صنعتها المرايا.

للحصول على طريقة أخرى لاستخدام هذه الوجبة الخفيفة، ألصق خمس مرايا مربعة بحيث تكون الأسطح العاكسة مواجهة للداخل لتشكيل صندوق. ضع مرآة سادسة، مدارة بزاوية 45 درجة، على الجانب المفتوح حتى تتمكن من النظر إلى الصندوق والسماح أيضًا بدخول بعض الضوء. جرب تكوينات أخرى للمرايا بالأبعاد الثلاثة وشاهد ما يمكنك اكتشافه.

لإجراء تجربة كمية، استخدم منقلة لتحديد الزوايا التالية على قطعة من الورق المقوى: 180 درجة، و90 درجة، و60 درجة، و45 درجة، و36 درجة، و30 درجة، و20 درجة. اختيرت هذه الزوايا بحيث تنتج رقمًا صحيحًا عند تقسيمها إلى 360 درجة. ركب المرايا المفصلية في كل زاوية من هذه الزوايا وضع شيئًا بينها. احسب عدد الصور التي تراها. يجب أن تكون قادرًا على التحقق من القاعدة التالية: 360 مقسومة على الزاوية بين المرايا، ناقص واحد، تعطي عدد الصور. على سبيل المثال، عند 60 درجة، (60/360) –1 = 5؛ فيجب أن ترى خمس صور للجسم.


 

المضي قدمًا

اقذف كرة تنس على أي جدار أو أرضية في زاوية غرفة، يجب أن تعود إليك بعد الارتداد عن الأسطح الثلاثة.

تستخدم عاكسات الزاوية لصنع عاكسات الأمان للسيارات والدراجات واللافتات. كذلك استخدمت لترتد أشعة الليزر إلى الأرض من سطح القمر.


 

 Exploratorium, 2022

© by the Exploratorium 2022