آینه محدب (آینه کوژ) (آینه برآمده) چیست؟- ویژگی تصویر آن

آینه ای کروی که سطح صیقلی و بازتابنده آن، قسمت خارجی و برآمده آن باشد، آینه محدب (آینه کوژ) (آینه برآمده) نامیده می شود.

بر خلاف آینه های تخت سطح بازتابنده آن ها خمیده و به شکل نیمکره می باشد که مرکز کره ای که آینه از آن ساخته شده به عنوان مرکز آینه در نظر گرفته می شود. در کتاب علوم پایه هشتم آینه های تخت و انواع آینه های کروی از جمله آینه محدب توضیح مختصری داده شده است. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره این نوع از آینه های کروی با این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک با ما همراه باشید.

آینه ها

وسیله ای که به علت صیقلی بودن با بازتابش نور تصویر اجسام را نشان می دهد. نقطه کانونی جایی است که پرتوهای بازتابنده در آن به هم می رسند و در آینه های مختلف متفاوت است. دو نوع آینه های تخت و کروی داریم. آینه ها در تلسکوپ، میکروسکوپ، خودرو، عینک و… استفاده می شوند.

آینه های کروی

وقتی تکه ای از یک کره جدا شده و قسمت داخلی یا برآمده آن جیوه اندود شود در واقع آینه های کروی ساخته ایم. وقتی گفته می شود آینه ها جیوه اندود می شوند منظور فلز جیوه را به عنوان روکش استفاده نمی کنند. چون جیوه در دمای معمولی مایع است و روی سطح به یک سمت جمع می شود. فلزاتی که برای این منظور به کار می روند نقره، آلومینیم و… می باشد. با جیوه اندود کردن قسمت داخلی آینه محدب (آینه کوژ) (آینه برآمده) و با جیوه اندود کردن قسمت خارجی آن آینه مقعر (آینه کاو) ساخته می شود. محور اصلی در آینه های کروی از نقطه مرکز آینه (مرکز کره ای که آینه از آن تهیه شده) و وسط آینه کروی یعنی مرکز انحنا عبور می کند و آینه را قطع می کند.

نکته
وقتی یک دسته پرتو موازی به آینه های کروی تابیده می شوند طریقه بازتابش آن ها یا در یک نقطه هم گرا می شود و یا از یک نقطه واگرا خارج می شود که به این خصوصیت آینه های کروی خاصیت کانونی می گویند. به نقطه ای که پرتوهای بازتاب شده از آن عبور می کنند نقطه کانونی (F) گفته و فاصله کانونی نیز به فاصله بین نقطه کانونی و مرکز تقارن آینه گفته می شود.

آینه محدب (آینه کوژ) (آینه برآمده)

نوعی از آینه های کروی که قسمت داخلی آن جیوه اندود شده باشد و قسمت بازتاب کننده نور، بخش برآمده آن باشد را آینه محدب می گویند. در زبان انگلیسی به آینه محدب آینه چشم ماهی و آینه رانندگی نیز می گویند. آینه کوژ همیشه تصویری مجازی و مستقیم از جسمی که در مقابل آن قرار دارد می سازد که از خود جسم کوچکتر بوده و در داخل فاصله کانونی و همچنین پشت آینه تشکیل می شود. فاصله ای که تصویر از آینه دارد کمتر نسبت به فاصله ای است که جسم از آینه دارد. وقتی فاصله جسم از آینه محدب (آینه برآمده) دور تر شود تصویری که در آینه تشکیل می شود، کوچکتر خواهد بود.

همیشه تصویر از جسم کوچکتر خواهد بود که همین دلیل میدان دید بالا در این آینه ها نسبت به آینه های تخت بوده و به همین جهت استفاده های زیادی در وسایل نقلیه و پیچ تند می شود.

توجه
عواملی که بر میدان دید آینه تاثیر گذار هستند نوع آینه، اندازه آینه و فاصله چشم تا آینه هستند.

ویژگی های آینه محدب (آینه کوژ) (آینه برآمده)

تصویری که در یک آینه محدب تشکیل می شود اولا کوچکتر از جسم بوده و نسبت به آن در حالت مستقیم قرار دارد. ثانیا نزدیک به آینه بوده و فاصله ی آن نسبت به جسم، به آینه نزدیک تر است. همچنین میدان دید بیشتری داشته و مرکز انحنای آن در پشت آینه قرار دارد. اگر پرتوهایی که به آینه کوژ می تابد زاویه ۹۰ درجه داشته باشد زاویه بازتابش نور نیز ۹۰ درجه بوده و هردو بر هم منطبق می شوند. امتداد بازتاب پرتوهای تابشی موازی با محور اصلی از نقطه کانونی می گذرد. برعکس اگر امتداد پرتوهای تابشی از نقطه کانونی بگذرد بازتابش موازی با محور اصلی خواهد داشت. در آینه های کوژ نقطه کانونی مجازی و منفی خواهد بود. چون امتداد پرتوها از آن عبور می کند نه خود پرتوها.

ویژگی های تصویر در آینه کوژ

در آینه های برآمده با امتداد پرتوهای باز تابش شده می توان مکان تصویر جسم را مشخص کرد. این تصویر که نسبت به تصویر اصلی کوچکتر و مستقیم است چون در فاصله کانونی مجازی و از امتداد پرتوهای بازتابش شده به دست می آید، پس مجازی است. میدان دیدی (فضایی در جلوی آینه که یک شخص تصویر آن را در آینه می بیند) که تصاویر آینه های محدب دارند بزرگتر است. در این آینه ها تصویر جسمی که در فاصله خیلی دور از آینه قرار دارد در سطح کانونی تشکیل می شود.

اگر فاصله جسم بی نهایت باشد تصویر در کانون تشکیل شده و اگر جسم در سطح آینه باشد، تصویر در آینه تشکیل می شود. وقتی جسم به آینه نزدیک نزدیک تر می شود تصویر آن که کوچک بود، کم کم بزرگ می شود تا این که وقتی جسم به آینه بچسبد، اندازه تصویر با اندازه جسم یکی می شود.

معادله در آینه های محدب

معدله کلی در آینه های محدب و مقعر به شکل زیر است :

q1 ̸ + ۱ ̸ P = 1 ̸ f

در این معادله P فاصله جسم تا آینه، q فاصله تصویر تا آینه و f فاصله کانونی است. هر کدام از این موارد اگر مجازی باشند با علامت منفی و اگر حقیقی باشند با علامت مثبت نوشته می شوند. در آینه های برآمده چون فاصله کانونی و تصویر مجازی می باشد پس علامت منفی در معادله می گیرند.

توجه
بزرگ نمایی نیز از تقسیم اندازه تصویر بر اندازه جسم و یا از تقسیم فاصله تصویر تا آینه بر فاصله جسم تا آینه به دست می آید و اگر تصویر مستقیم باشد علامت مثبت و اگر تصویر معکوس باشد علامت منفی می گیرد.

کاربردهای آینه کوژ

آینه ای که در قسمت مسافر خودروها استفاده می شود آینه برآمده می باشد. چون تصاویری که از فضای پشت سر در این آینه تشکیل می شود کوچکتر از جسم بوده و در نتیجه در این آینه ها پهنای فضایی بیشتری دیده می شود و میدان دید راننده زیاد خواهد بود. حتی در بعضی از این آینه ها نوشته می شود که تصویر از آن چه به نظر می رسد نزدیکتر است. از آینه کوژ در برخی خودپردازها برای دیدن فضای پشت سر مشتری ها، در بانک ها و فروشگاه ها استفاده می شود.

یکی دیگر از کاربردهای این آینه ها نصب در موبایل ها برای گرفتن عکس دقیق از خود است. کاربردهای دیگر آن در تلسکوپ کاسگرین و همچنین در خیابان ها برای جلوگیری از تصادفات است.

تفاوت آینه محدب و مقعر

آینه محدب آینه ای کروی با سطح بازتابنده است که به سمت بیرون خمیده و شبیه سطح بیرونی یک کره است. پوشش بازتابنده در سمت محدب است، در حالی که سمت داخلی شفاف است. آینه های محدب پرتوهای نور را واگرا می کنند و باعث پخش شدن آنها می شوند. برخلاف آینه های مقعر، آینه های محدب نقطه کانونی واقعی ندارند.

آینه های محدب دارای سطح بازتابنده منحنی به بیرون هستند. سطح بیرونی بازتابنده است و سطح داخلی شفاف است. برخلاف آینه های مقعر، آینه های محدب نقطه کانونی واقعی ندارند. در عوض، آنها یک نقطه کانونی مجازی دارند که در پشت آینه قرار دارد. آینه های محدب همیشه بدون توجه به موقعیت جسم، تصاویر مجازی، کوچک شده و قائم تولید می کنند. آینه های محدب همیشه تصاویری کوچکتر از جسم واقعی تولید می کنند.

آینه های محدب معمولاً به عنوان آینه ایمنی در راهروها، پارکینگ ها و فروشگاه ها برای ایجاد میدان دید وسیع و از بین بردن نقاط کور استفاده می شوند. آنها همچنین در آینه های دید جانبی وسایل نقلیه استفاده می شوند.

آینه مقعر آینه ای کروی با سطح بازتابنده است که به سمت داخل خمیده و شبیه سطح داخلی یک کره است. پوشش بازتابنده در سمت مقعر است، در حالی که قسمت بیرونی شفاف است. شکل آینه مقعر به آن اجازه می دهد تا پرتوهای نور را همگرا کند و آنها را در نقطه کانونی جلوی آینه به هم نزدیک کند.

آینه های مقعر دارای سطح بازتابنده منحنی به داخل هستند. سطح داخلی بازتابنده است و سطح بیرونی شفاف است. نقطه کانونی یک آینه مقعر در جلوی آینه قرار دارد. پرتوهای نور موازی با محور آینه در نقطه ای به نام نقطه کانونی همگرا می شوند.

بسته به موقعیت جسم، یک آینه مقعر می تواند تصاویر واقعی یا مجازی، وارونه یا عمودی تولید کند. تصاویر واقعی زمانی تشکیل می شوند که جسم فراتر از نقطه کانونی باشد، در حالی که تصاویر مجازی زمانی تشکیل می شوند که جسم بین آینه و نقطه کانونی باشد. آینه‌های مقعر بسته به موقعیت جسم می‌توانند تصاویر بزرگ‌نمایی یا کاهش‌یافته تولید کنند.

آینه‌های مقعر اغلب در کاربردهایی مانند آینه‌های آرایش، آینه‌های اصلاح و دستگاه‌های نوری مانند تلسکوپ و چراغ‌های جلو استفاده می‌شوند.