آینه تخت- آینه محدب : آینه مقعر

کاربرد و موارد مصرف بوراکس

برای خرید بوراکس به این سایت  وارد شوید.

آینه ها

آینه، وسیله‌ای است که به علت صافی و بازتاب بالایش، بر رویهٔ خود، تصویر اجسام را نشان می‌دهد. پرتوهای نور بازتابیده از رویهٔ یک آینه در نقطه‌ای به نام نقطه کانونی آینه به هم می‌رسد. بسته به دوری جسم تا آینه و نوع آینه، فاصله نقطه کانونی آینه از آن متفاوت است.

 

 

 
کهن‌ترین نشانه‌های آینه مربوط به ۶۰۰۰ پیش از میلاد است که در آناتولی (در ترکیه) یافت شده‌است. پس از آن در ۴۰۰۰ پ. م. می‌توان تمدن‌های میانرودان را نام برد. در مصر باستان کهن‌ترین نشانه از آینه به حدود ۳۰۰۰ پ. م. باز می‌گردد. نمونه‌ای دیگر از وجود آینه به حدود ۳۰۰۰ سال پیش در ایران می‌رسد که یعنی در زمان هخامنشیان که آن‌ها با صیقل دادن سنگها و فلزات، آنها را به آینه‌هایی شفاف تبدیل می‌کردند که آثار آن در تالار آینهٔ تخت جمشید باقی مانده‌است. آینه‌های صیقل شده در آمریکای جنوبی و مرکزی به ۲۰۰۰ پیش از میلاد باز می‌گردد. در چین آینه‌های برنجی به ۲۰۰۰ پیش از میلاد باز می‌گردد. آینه‌های روکش شده از فلز در صیدای لبنان در سدهٔ یکم پس از میلاد یافت شده‌است. آینه‌های شیشه‌ای با روکشی از ورقهٔ طلا در نوشته‌های پلینی مهتر در کتاب «تاریخ طبیعی (پلینی)» در سال ۷۷ پس از میلاد نوشته شده‌است.

بسیاری از آینه‌ها با افزودن روکش بازتابنده به یک لایهٔ مناسب ساخته می‌شوند. در بیش‌تر آینه‌ها این لایه به شَوَند(دلیل) آسانی ساخت، سختی، و توانایی داشتن رویهٔ صاف، شیشه است. روکش بازتابنده بیش‌تر به رویهٔ پشت آینه افزوده می‌شود تا از فرسایش و آسیب‌های ناگهانی در پناه بماند.

این لایه شکل داده می‌شود، صیقل داده می‌شود و پاک می‌شود تا سپس روکش شود. آینه‌های شیشه‌ای بیش‌تر با نقره یا آلومنیوم به همراه مجموعه‌ای از دیگر روکش‌ها، روکش می‌شوند.

۱-قلع ۲-نقره ۳-  رنگ

قلع نخست افزوده می‌شود، چراکه نقره نمی‌تواند به شیشه بچسبد. کنانندهها باعث سختی قلع/نقره می‌شوند. مس برای ماندگاری و دیرپایی افزوده می‌شود. رنگ (بیش‌تر موارد سبز) در پشت آینه از خراش‌ها و آسیب‌های ناگهانی جلوگیری می‌کند.

در برخی کاربردها، به ویژه آن‌ها که هزینه اهمیت دارد و یا به دیرپایی بسیار نیازمندند، آینه‌ها از یک مادهٔ توپر مانند فلز صیقل‌زده، ساخته می‌شوند.

برای کاربردهای فنی مانند آینه‌های لیزری، روکش بازتابنده بیش‌تر به روش نشست مکنده به روی رویهٔ بیرونی لایه روکش می‌شود. این کار از بازتاب دوباره و از جذب نور در آینه جلوگیری می‌کند. آینه‌های فنی ارزان‌تر، از روکش نقره، آلومنیوم یا طلا بهره می‌برند (طلا بیش‌تر برای آینه‌های فروسرخ) و بازتاب‌های ۹۰-۹۵٪ را تا هنگامی که نو هستند، بدست می‌آورند. یک روکش محافظ ممکن است برای جلوگیری از اکسید شدن لایهٔ بازتابنده افزوده شود. کاربردهایی که به بازتاب بیش‌تر و یا ماندگاری بیش‌تر نیازمندند، از روکش ترابرقی بهره می‌برند، که می‌تواند بازتاب‌هایی به اندازهٔ ۹۹٫۹۹۹٪ را در یک بازهٔ کوچک از طول‌موج‌ها بدست آورد.

از جمله کاربردهای آینه‌ها می‌توان موارد زیر را نام برد:

تلسکوپ‌ها: شاید مهم‌ترین کاربرد آینه در تلسکوپ‌ها بوده باشد، که باعث شد دید آدمی فراتر از زمین رود.
سامانه‌های رادار و روش‌های پیچیدهٔ هواپیمایی
میکروسکوپ‌ها
ابزارآلات پزشکی
در خودروها جهت افزایش میدان دید.
در دوربین‌های شکاری
در عینک‌های مختلف
تلسکوبهای زیردریایی
آینه تخت

آینه‌های معمولی را که سطح آنها مسطح است، آینه تخت می‌نامند. در واقع این آینه‌ها شیشه‌هایی هستند که یک طرف آنها جیوه‌اندود شده است. هنگامی که روبروی آینه‌ای می‌ایستید، خودتان را در آینه می‌بینید، یا اگر تصاویر اطراف آب ، در آب قابل مشاهده است، به این علت است که از سطح آینه یا آب نورها بازتاب پیدا می‌کنند و به چشم می‌رسند. آنچه در آینه دیده می‌شود، تصویر شی مقابل آینه است. آیا تاکنون تصویر درختان یا منظره‌های اطراف یک استخر آب را در سطح آب مشاهده کرده‌اید؟
چگونگی تشکیل تصویر در آینه تخت
هنگامی که یک شی که در روشنایی واقع است، در مقابل آینه تخت قرار می‌گیرد، از هر نقطه جسم پرتوهای نور به آینه می‌تابند. این پرتوها پس از بازتاب از آینه به چشم می‌رسند، مثل اینکه پرتوها از نقطه‌ای که در پشت آینه واقع است، به چشم می‌رسند. این نقطه همان نقطه تقاطعی است که در آن امتداد پرتوهای بازتابشی به چشم ، در پشت آینه ، به هم می‌رسند و آن نقطه ، تصویر نقطه‌ای نقطه انتخاب شده از جسم نامیده می‌شود. به این ترتیب می‌توانیم تصویر هر نقطه دیگری از جسم را به کمک حداقل دو پرتو که از آن نقطه به آینه می‌تابند، مشخص کنیم.

ویژگی تصویر در آینه تخت

اگر واقعا در پشت آینه نقطه نورانی وجود داشت و پرتوهایی از آن به چشم می‌رسید، آن پرتوها مانند پرتوهایی بودند که از سطح آینه به چشم رسیده‌اند. به همین سبب انسان تصور می‌کند نقطه نورانی جسم در پشت آینه است. نقطه نورانی پشت آینه تصویر مجازی جسم نامیده می‌شود. تصویر مجازی از برخورد امتداد پرتوهای بازتاب حاصل می‌شود.

در آینه تخت طول تصویر با طول شی برابر است.

تصویر در آینه تخت نسبت به جسم ، مستقیم است.

تصویر در آینه تخت دارای وارونی جانبی است، بطوری که اگر کتابی را در مقابل آینه قرار دهید، نوشته‌های کتاب که قبلا از راست به چپ قابل خواندن بود، اکنون از چپ به راست قابل خواندن است.

دوران آینه تخت
اگر شعاع تابش ثابت بماند و آینه را حول محوری واقع در سطح آن به اندازه α دوران دهیم، شعاع بازتابش به اندازه ۲α دوران می‌کند.
انتقال آینه
انتقال آینه ی تخت:

هرگاه جسمی در برابر آینه ی تختی قرار گیرد، تصویر مجازی آن در آینه دیده می شود. چنانچه آینه به اندازه d جابه جا شود. تصویر به اندازه ۲d نسبت به جسم جابه جا می شود.

اگر آینه ثابت باشد و جسم به اندازه d نسبت به آینه جا به جا شود تصویر نسبت به جسم به اندازه d جا به جا می شود.

سرعت انتقال تصویر:

سرعت انتقال تصویر در آینه ی تخت در حالتی که آینه ثابت باشد و جسم با سرعت V در راستای عمود بر سطح آینه حرکت کند، نسبت به مکان اولیه اش برابر V است.
در حالی که جسم ساکن باشد و آینه در راستای عمود بر سطح آینه با سرعت V حرکت کند، سرعت انتقال تصویر در آینه نسبت به مکان اولیه اش برابر ۲V خواهد بود.
در حالی که جسم و آینه هر یک با سرعت V به طرف هم حرکت کنند، سرعت انتقال تصویر در آینه نسبت به مکان اولیه اش برابر ۳Vخواهد بود.
اگر آینه تخت به موازات سطح خود به اندازه L منتقل شود، تصویر به اندازه ۲L منتقل می‌شود.

انتقال آینه ی تخت:

اگر آینه‌ای با سرعت V به جسمی نزدیک یا از آن دور شود، تصویر با سرعت ۲V به جسم نزدیک یا از جسم دور می‌شود.

اگر جسم با سرعت ‘V به آینه نزدیک یا از آن دور شود، تصویر با سرعت ‘۲V به جسم نزدیک یا از جسم دور می‌شود.

اگر جسم با سرعت ‘V به آینه نزدیک یا از آینه دور شود، تصویر با سرعت ‘V نسبت به جای اولیه خود نسبت به آینه حرکت می‌کند، ولی با سرعت ‘۲V نسبت به جسم حرکت می‌کند.

ویژگی های تصویر در آینه تخت
۱- تصویر مجازی
۲- تصویر مستقیم
۳- تصویر برگردان(وارون جانبی)
۴- طول تصویر با طول جسم برابر است.
۵- فاصله تصویر تا آینه با فاصله ی جسم تا آینه برابر است.

کاربرد آینه ی تخت:
۱- استفاده از تصویر مستقیم آن در خانه و وسایل نقلیه
۲- استفاده از آینه برای ارسال علایم مخابراتی به فاصله دور
۳- استفاده از آینه ی تخت برای اندازه گیری سرعت نور و وسایل نور بازتابی (تلسکوپ بازتابی)
۴- پریسکوپ: این دستگاه از لوله ای تشکیل شده که در دو طرف آن دو آینه ی تخت موازی نصب شده که هر یک از این آینه ها با محور آینه زوایه ۴۵ درجه می سازد. هر تصویری که در یکی از این آینه ها دیده می شود در دیگری نیز مشاهده می شود.

 

تصویر در آینه های متقاطع:

هر گاه جسم روشنی در فضای بین دو آینه ی متقاطع قرار گیرد پرتوهایی از جسم به هر یک از دو آینه می تابد و دو تصویر مجازی به وجود می آورد. اگر پرتوها پس از باز تابش های متوالی به آینه برخورد کنند تصویرهای دیگری نمایان می شود. هر چه زاویه بین دوآینه α کوچکتر باشد تعداد این تصویرها بیش تر است. تعداد تصویرها (n) از رابطه ی زیر به دست می آید.

نکته: در حالتی که دو آینه موازی باشند ۰=α تعداد تصاویر بی نهایت زیاد است.

آینه های کروی:

آینه مقعر یا کاو یا همگرا

اگر سطح داخلی آینه بازتاب کننده باشد، به آن آینه کاو می گویند.

 

مقایسهٔ جایگاه تصویر جسم و جایگاه خود جسم نسبت به آینه (کاو)

جایگاه جسم (S), کانون آینه (F)	ویژگی‌های تصویر	شکل نمادین
S< F (جسم در فاصلهٔ کانونی، میان کانون و خود آینه)	مجازی راست بزرگتر از جسم
S= F (جسم بر روی کانون)	پرتوهای نور به صورت موازی یکدیگر بازتاب می‌شوند و هرگز همگرا نمی‌شوند، بنابراین تصویری نیز تشکیل نمی‌شود. اگر به صورت حدی نگاه کنیم، هنگامی که S (جایگاه جسم) به سمت کانون آینه حرکت می‌کند، تصویر آن به سمت بی نهایت می‌رود. در این هنگام تصویر می‌تواند حقیقی یا مجازی، راست یا وارون باشد. اینکه دقیقا تصویر چه وضعیتی دارد به این بستگی دارد که جسم از فاصلهٔ دورتر از آینه به سمت کانون حرکت می‌کند یا از جایی نزدیکتر به آینه به عبارت دیگر S از عددی بزرگتر از F به سمت F نزدیک می‌شود یا کوچکتر. (حد بالایی یا حد پایینی)
F < S < 2F (جسم میان کانون و مرکز آینه)	حقیقی وارونه بزرگتر
S=2F (جسم در مرکز آینه)	حقیقی وارونه همان اندازه تصویر در مرکز آینه تشکیل می‌شود.
S > 2F (جسم در فاصله‌ای بیشتر از مرکز آینه)	حقیقی وارونه کوچکتر هرچه جسم از آینه دورتر شود، تصویر آن به کانون آینه نزدیکتر می‌شود (به صورت حدی ولی دقیقا بر روی خود کانون نمی‌افتد). به صورت حدی هرگاه S به سمت بی نهایت رود بزرگی تصویر به سمت صفر می‌رود و خود تصویر به کانون آینه F نزدیک می‌شود.

نکته ۱: اگر یک دسته پرتو نور موازی به آینه کاو بتابد پرتوهای بازتابیده در یک نقطه به نام کانون حقیقی به هم می رسند.
کانون با حرف F نمایش داده می شود.
به فاصله کانون تا آینه، فاصله کانونی می گویند و با حرف f نمایش می دهند.

نکته۲: آینه های کاو می توانند از یک جسم هم تصویر مجازی و هم تصویر حقیقی ایجاد کنند.
تشکیل تصویر حقیقی یا مجازی، بستگی به فاصله جسم از آینه های کاو دارد. هر چه جسم به آینه نزدیک تر باشد، تصویر در فاصله ای دورتر ایجاد می شود و هرچه جسم را از آینه دور کنیم تصویر به آینه نزدیک تر می شود.

آینه محدب یا کوژ یا واگرا

آینه ی کوژ: اگر سطح خارجی آینه بازتاب کننده باشد، آن را آینه ی کوژ می گویند.

 

مقایسهٔ جایگاه تصویر جسم و جایگاه خود جسم نسبت به آینه (کوژ)

مکان جسم (S), فاصلهٔ کانونی (F)	ویژگی‌های تصویر	شکل کلی
S > F ,  S = F  ,  S < F	مجازی راست محور کوچکتر

 
در حالت کلی پرتوهای بازتاب در آینهٔ کوژ

اگر پرتوی تابش موازی محور اصلی بتابد، امتداد پرتوی بازتاب پشت آینه از کانون می‌گذرد.
اگر پرتوی تابش از کانون بگذرد، پرتوی بازتاب، موازی محور اصلی می‌شود.
اگر پرتوی تابش از مرکز آینه (۲F) بگذرد، روی خودش بازتاب می‌شود.

نکته۱: هرگاه پرتوهای نور موازی محور اصلی به آینه محدب بتابد، طوری باز می تابد که امتداد پرتوهای بازتاب از یک نقطه روی محور اصلی می گذرند. این نقطه را کانون اصلی آینه ی محدب می نامند. کانون آینه محدب مجازی است.
نکته ۲: تصویر در آینه ی محدب همواره مجازی، کوچک تر از جسم و مستقیم خواهد بود.
رسم پرتوهای بازتاب در آینه‌های کروی:

برای رسم پرتوهای بازتاب از سطح آینه‌ی کروی از خاصیت کانون و یا از قانون بازتابش نور استفاده می‌شود:
۱- پرتو نوری که موازی محور اصلی آینه (خطی که از مرکز کره‌ی آینه و نقطه‌ی میانی آینه می‌گذرد) به آینه بتابد بازتاب آن از کانون می‌گذرد.

۲- هر پرتو نوری که از کانون آینه عبور کند بعد از برخورد با سطح آینه به موازات محور بازتاب می‌یابد.
شکل دارد.

۳- هر پرتو نوری که از مرکز انحنای آینه (نقطه C) می گذرذ و بنابراین بر سطح آینه عمود است (شعاع کره آینه است ) در این صورت بازتاب این پرتو در همان راستای خود ش است.

تصویر در آینه محدب

در آینه محدب جسم در هر فاصله ای که باشد تصویری مجازی – مستقیم – کوچکتر از جسم پشت آینه در فاصله کانونی تشکیل می شود
تذکر
اگر جسم در فاصله خیلی دور باشد تصویر در سطح کانونی تشکیل می شود

اگر جسم از بینهایت تا سطح آینه به آن نزدیک شود تصویر از کانون تا آینه حرکت می کند
علت کاربرد آینه‌های محدب
الف- تصویر مستقیم
ب- میدان دید وسیع
عیب آینه محدب
چون تصور را کوچکتر نشان می دهد به نظر می رسد شئ در فاصله دور تری است.
میدان دید آینه
فضای جلوی آینه که توسط چشم در آینه دیده می شود.
عوامل مؤثر در میدان دید
الف- نوع آینه
ب- اندازه آینه
ج- فاصله چشم تا آینه
توجه:میدان دید آینه محدب از آینه تخت بیشتر است بنابراین از آینه محدب برای ساخت آینه وسایل نقلیه ودر پیچ تند جاده استفاده می شود.