آینه تخت و ویژگی های آن چیست؟ ـ ساخت آینه چگونه است؟
اکثر آینه هایی که در خانه ها استفاده می شوند و در اطراف ما وجود دارند، آینه های تخت هستند.
این آینه ها مسطح بوده و تصویر در پشت آینه به صورت مجازی و مستقیم تشکیل می شود. در علوم پایه هشتم آینه تخت معرفی شده است. در این مقاله ی نشریه جهان شیمی فیزیک به ویژگی های این آینه و طرز ساخت آینه خواهیم پرداخت.
آینه تخت چیست
آینه وسیله ای با سطح صاف است که به علت بازتاب نور، تصویر اجسام نورانی مقابلش را در خود نشان می دهد. مشخصات تصویر تشکیل شده در آن، به فاصله ی جسم تا آینه بستگی دارد. قدیمی ترین نشانه های مربوط به وجود و ساخت آینه به ۶۰۰۰ سال قبل از میلاد، در شهر آناتولی ترکیه باز می گردد. آینه ها به دو گروه آینه های تخت و آینه های کروی تقسیم می شوند. آینه تخت، آینه ای با سطحی صاف است که ویژگی های مشخصی دارد. در واقع آینه های معمولی که استفاده می کنیم، آینه تخت هستند.
شکست نور
اگر نور با زاویه ۱θ نسبت به خط عمود، به یک سطح شیشه ای بتابد و با زاویه ۲θ نسبت به این خط بشکند، ضریب شکست نور ورودی در سینوس زاویه تابش با ضریب شکست نور منعکس شده ضربدر سینوس زاویه بازتابش با هم برابر است.
قانون اسنل
این قانون بیان می کند که اگر نور از محیطی با ضریب شکست n۱ و زاویه ۱θ نسبت به خط عمود، وارد محیطی با ضریب شکست n۲ شود، با زاویه ۲θ از آن محیط عبور خواهد کرد. اگر ضریب شکست این دو محیط با هم متفاوت باشد، در مرز بین دو محیط، با پدیده شکست نور مواجه خواهیم شد.
شکست نور در آب
اگر گربه ای روی دیوار نشسته باشد و به ماهی درون حوض نگاه کند، نور بازتاب شده از سطح ماهی در مرز بین آب و هوا که محیط هایی با ضریب شکست متفاوت هستند، شکسته می شود و این پدیده باعث می شود که گربه ماهی را بالا تر از عمق واقعی آن و نزدیکتر به سطح آب ببیند که این عمق، عمق ظاهری نامیده می شود. با داشتن عمق ظاهری و ضریب شکست های دو محیط می توانیم عمق واقعی را حساب کنیم.
عمق واقعی = (عمق ظاهری) n۲ ̸ n۱
n ۱ ضریب شکست محیطی است که نور از آن می آید وn ۲ ضریب شکست محیط دوم، یا ماده ای است که نور به آن وارد می شود.
نکته :
ضریب شکست یک ماده برابر با نسبت سرعت نور در خلا به سرعت نور در آن ماده است.
بازتاب یا انعکاس نور
نور از سطوح مختلف بازتاب می یابد یا منعکس می شود، این ویژگی باعث شده تا کاربرد های فراوانی داشته باشد که یکی از آن ها کاربرد آن در آینه ها است. وقتی نور به سطحی می تابد و از آن منعکس می شود، در این جا دو نوع پرتو مشاهده خواهیم کرد. پرتویی که به سطح می تابد پرتو تابش و پرتویی که منعکس می شود، پرتو بازتابش نام دارد. زاویه بین پرتو تابش و خط عمود بر سطح زاویه تابش و زاویه بین پرتو بازتاب و خط عمود، زاویه بازتابش نامیده می شود.
بازتاب منظم
اگر پرتو های نور روی سطح صاف و همواری مثل سطح آینه بتابند ، این پرتو ها به طور منظم، روی سطح تابیده و بازتاب می شوند.
بازتاب نامنظم
اگر پرتو های نور به سطح ناصافی بتابند، پرتو ها به صورت نامنظم تابیده و بازتاب می شوند. اختلاف بین بازتاب منظم و نامنظم را می توان روی یک سطح براق با سطح مات و کدر مشاهده کرد. سطح براق به علت بازتاب منظم روشن تر از سطح کدر دیده می شود. اصل فرما که توسط پیتر فرما ارائه شده است، بیانگر این موضوع است که وقتی پرتو نور از یک نقطه به نقطه ی دیگر می رود، کوتاه ترین مسیر ممکن را طی می کند. بر اساس این اصل و با استناد به قانون بازتاب، نتیجه می گیریم که زاویه تابش با بازتاب برابر است و خط عمود و پرتو های تابش و بازتاب، همگی در یک صفحه واقع اند.
طریقه ساخت آینه تخت
آینه تخت از نقره یا جیوه اندود کردن یک سمت شیشه، ایجاد می شود. چون نقره به تنهایی به شیشه نمی چسبد ابتدا به شیشه قلع می زنند، بعد از اضافه کردن نقره، با استفاده از فعال سازهای شیمیایی این دو فلز را سخت می کنند. سپس از مس برای ماندگاری بیشتر و از رنگ برای جلوگیری از خراشیده شدن در پشت آینه ها استفاده می شود.
ویژگی های تصویر در آینه تخت
۱- اندازه ی تصویر، با اندازه ی جسم برابر است.
۲- فاصله ی شی تا آینه با فاصله ی تصویر تا آینه برابر است.
۳- تصویر به صورت مجازی و مستقیم، در پشت آینه تشکیل می شود.
۴- تصویر ایجاد شده، نسبت به شی وارون جانبی دارد. یعنی مثلا اگر ما دست راستمان را بالا ببریم در تصویر، دست چپمان بالا می رود.
تصویر مجازی
تصویر یک جسم در آینه، وقتی برای ما دیده می شود که، نور از آن منعکس شود و به چشممان برسد. پرتو های نور از جسم به آینه بازتاب می شوند و تصویری در پشت آینه تخت ایجاد می شود. زیرا امتداد این پرتو های نور پشت آینه به هم می رسند. اگر بتوانیم به پشت آینه برویم تصویری مشاهده نمی شود زیرا پرتو ها در حقیقت آن جا جمع نمی شوند، ولی برای ما اینگونه به نظر می آید و تصویری مجازی ایجاد می کنند. در واقع تصویر آینه تخت نمی تواند روی پرده تصویر تشکیل شود.
نکته : تصویر حقیقی که از به هم رسیدن پرتوهای نور تشکیل شده، می تواند روی پرده تشکیل شود، زیرا پرتوها در نقطه ای جلوی آینه تصویر تشکیل می دهند.
محل تصویر در آینه تخت
همانطور که می دانیم زاویه تابش با زاویه ی بازتاب برابر است. با توجه به این حقیقت و با تکیه بر مبانی هندسی، می توانیم ثابت کنیم که فاصله ی جسم تا آینه با فاصله ی تصویر تا آینه برابر است. اگر فاصله ی جسم تا آینه را d و فاصله ی تصویر تا آینه را d۰ بنامیم همواره فرمول زیر در آینه ی تخت صدق می کند.
d = – d۰
حرکت شیء و آینه تخت نسبت به هم
٭ اگر آینه ثابت باشد و جسم را به اندازه ی γ به آینه دور یا نزدیک کنیم، تصور هم به همان اندازه به آینه نزدیک یا از آن دور می شود. همچنین اگر جسم با سرعت v به آینه دور یا نزدیک شود، تصویرش هم با همان سرعت به آینه نزدیک، یا از آن دور می شود.
٭ اگر جسم ثابت باشد و در امتداد خطی که جسم و آینه قرار دارند، آینه را به اندازه ی γ به جسم نزدیک یا از آن دور کنیم، تصویر به اندازه ی γ۲ به جسم نزدیک یا از آن دور می شود.
میدان دید و دوران آینه تخت
اگر به طور فرضی خطوطی را از تصویر چشمانمان در آینه، به لبه های آینه وصل کنیم، فضایی بین این خطوط در آینه ایجاد می شود که برابر با میدان دید ما است. اگر آینه را حول محور سطحی آن جا به جا کنیم، زاویه ی تابش و بازتابش تغییر خواهد کرد.
اگر آینه تخت را به اندازه ی α درجه دوران دهیم و زاویه تابش ثابت باشد، پرتو بازتاب در همان جهت، به اندازه ی α۲ دوران میابد.
تصاویر چند گانه در آینه تخت
اگر جسمی را بین دو آینه قرار دهیم، تصویر جسم در هر دو آینه ایجاد می شود. همچنین تصویر ایجاد شده در آینه ی اول برای آینه دوم جسم محسوب می شود و بالعکس یعنی تصویر ایجاد شده در آینه دوم برای آینه اول جسم محسوب می شود. حال اگر این دو آینه موازی باشند و جسم بینشان قرار داشته باشد، در آینه ها به تعداد بی نهایت تصویر تشکیل می شود. وقتی دو آینه بر یکدیگر عمود باشند، تعداد محدودی تصویر (سه تصویر) در آنها تشکیل می شود.
کاربردهای آینه تخت
این آینه علاوه بر این که در منازل به صورت کاربردی و تزیینی استفاده می شود، در صنایع دیگر هم کاربرد دارد. مثلا در صنعت لیزرسازی، دیدن غیرمستقیم تصویر منظره ها و ساخت آینه های شیشه ای نیم بازتابان، ساخت پریسکوپ، اندازه گیری سرعت نور و ارسال علائم مخابراتی، از آینه تخت استفاده می کنند.
انواع آینه تخت
آینه های تخت به سه شکل شیشه ای، فلزی و لایه گذاری شده وجود دارند.
٭ آینه شیشه ای :
این نوع آینه ها در شکل ها و کیفیت های متفاوتی، بر اساس میزان صیقل شدن و مواد اندود کننده (مثلا جیوه یا نقره اندود) وجود دارند.
٭ آینه لایه گذاری شده :
این نوع آینه برای بالا بردن ضریب بازتاب و جلوگیری کامل از شبح نوری و اصلاح ایرادات آینه شیشه ای ساخته شده و با چند لایه اندوده شده است.
٭ آینه فلزی :
بیشتر آینه های فلزی تخت هستند و در ساخت قطعات ریز اپتیکی و دندانپزشکی ها استفاده می شود.
تصویر در آینه تخت چگونه است علوم هشتم
آینه ها و لنزها ابزارهای نوری ضروری هستند که زندگی روزمره ما را شکل می دهند، از نظافت شخصی گرفته تا کاوش های علمی، و نقش مهمی در تقویت دید و درک ما از جهان دارند. درک خواص و کاربردهای منحصر به فرد آینه ها و عدسی ها به ما این امکان را می دهد تا از نقش مهم آنها در پیشرفت فناوری، گسترش دانش خود و باز کردن امکانات جدید در دنیای شگفت انگیز اپتیک قدردانی کنیم. آینه ها و عدسی ها به طور گسترده در کاربردهای مختلف از جمله میکروسکوپ، تلسکوپ، عینک و حتی فناوری لیزر استفاده می شوند.
آینه ها اشیای جذابی هستند که نور را منعکس می کنند و به ما این امکان را می دهند که خود و دنیای اطرافمان را ببینیم. آنها برای قرن ها مورد استفاده قرار گرفته اند و به انواع مختلفی با خواص و کاربردهای منحصر به فرد تبدیل شده اند.
آینه تخت که به عنوان آینه هواپیما نیز شناخته می شود، رایج ترین نوع آینه ای است که ما در زندگی روزمره با آن مواجه می شویم. دارای یک سطح بازتابنده مسطح است که یک تصویر مجازی تولید می کند که به نظر می رسد اندازه و فاصله آن با جسم است. آینه های تخت به طور گسترده در خانه ها، اتاق های رختکن و حمام ها برای نظافت شخصی و اهداف بازتاب استفاده می شوند. آنها همچنین در دستگاه های نوری مانند پریسکوپ و کالیدوسکوپ استفاده می شوند، جایی که انعکاس های متعدد الگوها و تصاویر مسحورکننده ای ایجاد می کنند.
یک آینه صفحه یک تصویر واقعی با اندازه یکسان تولید می کند زیرا تصویری که در یک آینه صفحه شکل می گیرد مجازی است، به این معنی که نمی توان آن را روی صفحه نمایش داد. با این حال، به نظر می رسد که تصویر پشت آینه است و به اندازه جسمی است که منعکس می شود. این به دلیل این واقعیت است که پرتوهای نور با همان زاویه ای که به آینه برخورد می کند، از آینه منعکس می شود و در نتیجه اندازه و جهت تصویر یکسان است.
