• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
  • تعداد بازديد :
  • 599
  • شنبه 1395/4/26
  • تاريخ :

بی نهایت بازتاب

بی نهایت بازتاب

مقدمه:

آیا می توانید توپی را تصور کنید که به دو دیوار روبه روی هم برخورد می کند و این حرکت رفت و برگشتی را تا بی نهایت انجام می دهد؟ اگر این قضیه واقعیت داشته باشد شگفت انگیز است، نه؟ حال اگر به جای توپ، نور میان دو دیوار که هر دو آینه ای باشند حرکت رفت و برگشتی انجام دهد چطور؟ به نظرتان این حرکت رفت و برگشتی می تواند تا ابد ادامه داشته باشد؟ تصور کنید با هر برگشت نور از آینه بازتابی از یک جسم، مثلاً شما، در آینه اضافه می شود. در این صورت تعدادی نامحدود از شما وجود خواهد داشت! ممکن است چیزی مشابه این را در اتاقی با چند آینه مشاهده کرده باشید. اما به نظرتان آیا می توانیم تعداد نامحدودی بازتاب در آینه ایجاد کنیم؟

بی نهایت بازتاب

این فعالیت علمی را انجام دهید تا ببینید چند تصویر از یک جسم در آینه قابل تشکیل هستند. با انجام این فعالیت حتی ممکن است به انجام چند کار هنری با این تکنیک ترغیب شوید.
 
 

پیش زمینه:

دلیل اینکه اجسام را می بینیم آن است که نوری که به آنها می تابد به چشمان ما بازتاب می شود (و سپس توسط مغز به عنوان جسمی خاص درک می شوند). اما اگر نور از یک جسم به یک آینه ی تخت برخورد کند و قبل از رسیدن به چشم ما بازتاب شود چه اتفاقی می افتد؟ مغز ما که نمی داند نور بازتاب شده است با اطلاعاتی که دریافت کرده است و با این فرض که نور در مسیری مستقیم از جسم به چشم رسیده است تصویر را بازسازی می کند. نتیجه چیزی است که در آینه می بینید: جسمی که مشابه جسم واقعی است اما مکان آن به ظاهر در پشت آینه است. این بازتابی از جسم است، در واقع یک توهم نوری و تصویری مجازی از جسم واقعی.

بی نهایت بازتاب


 


آینه ها به دلیل براق بودن تقریباً تمام نوری که به آنها برخورد می کند را بازتاب می کنند. علاوه بر این سطح آینه ها صاف است و به همین خاطر نور به شکلی یکسان از تمام سطح آنها منعکس می شود. این مسئله باعث می شود مغز بتواند تصویری مشخص از جسم را بازسازی کند. آینه های با کیفیت بالا نور را بسیار خوب منعکس می کنند اما حتی این آینه ها نیز بخش بسیار کوچکی از نور تابیده شده را جذب و پراکنده می کنند. در نتیجه تصویر یک جسم در آینه همیشه مقداری تیره تر و با وضوح کمتر از حالتی است که نور مستقیم از جسم به چشم ما برسد.

بی نهایت بازتاب
بی نهایت بازتاب


 
حال اگر نور قبل از رسیدن به چشم چندین بار منعکس شود، با رسیدن به چشم چه تصویری در مغز ایجاد می شود؟ پاسخ این سوال را با انجام این فعالیت علمی خواهید یافت و راه هایی برای ایجاد تصاویر بسیار زیبا خواهید آموخت.

 

مواد و وسایل مورد نیاز:

آینه ی دیواری بزرگ
آینه ی کوچک با حاشیه ی نازک یا بدون حاشیه
چند وسیله ی کوچک رنگی (اختیاری)

آماده سازی:

آینه ی کوچک و چند جسم کوچک رنگی که دوست دارید استفاده کنید را آماده کنید.

روش کار:

در مقابل یک آینه ی قدی بزرگ بایستید و به آن نگاه کنید. دقت داشته باشید که فاصله ی شما با آینه حدود بیست سانتیمتر باشد.


آینه ای کوچک را درست در پایین چشم های خود نگه دارید تا دو سطح بازتاب کننده ی آینه ها در مقابل هم قرار بگیرند.


انگشت اشاره ی خود را بین دو آینه نگه دارید، به طوری که ناخن انگشتتان رو به آینه ی قدی بزرگ باشد. آیا بازتاب انگشت خود در آینه ی قدی را می بینید؟ آیا ناخن انگشتتان را می بینید یا سمتی که پوست دارد یا هر دو؟


در حالی که به انگشت اشاره ی خود در آینه ی بزرگ نگاه می کنید، موقتاً آینه ی کوچک را کنار ببرید و باز آن را به جای خود برگردانید. آیا تصویری که در آینه ی بزرگ می بینید تحت تأثیر حضور آینه ی کوچک است؟ می توانید مشاهدات خود را توضیح دهید؟
 
 آینه ی کوچک را کمی کج کنید و به بازتاب (یا بازتاب ها) دقت کنید. آیا در موقعیتی خاص بازتاب های بسیار کمی می بینید؟ کمترین تعداد بازتاب هایی که مشاهده می کنید چقدر است؟ آیا در موقعیتی خاص بازتاب های بسیار زیادی می بینید؟ تعداد بازتاب ها در این حالت چقدر است؟ آیا به نظر می رسد تعداد آنها نامحدود است؟
 
 آینه ی کوچک را در موقعیتی نگه دارید که بازتاب های زیادی به وجود بیایند. آیا این حس به شما دست می دهد که بازتاب ها مرتب دورتر می شوند؟ تفاوت میان بازتاب های به ظاهر دور با بازتاب های به ظاهر نزدیک چیست؟ آیا با دور شدن بازتاب ها تصویر تیره تر و وضوح آن کمتر می شود؟
 
 یک قدم به عقب بروید. با افزایش فاصله ی شما و آینه (در واقع فاصله ی آینه ی کوچک و آینه ی بزرگ) تصویری که می بینید چه تفاوتی می کند؟ حال به آینه ی قدی بسیار نزدیک شوید. کدام یک از این دو حالت منجر به ایجاد بازتاب های بیشتر می شود؟

 

آزمایش های تکمیلی:

آینه ی کوچک خود را به صورت عمودی روی آینه ی بزرگ با زاویه ی نود درجه نگه دارید. می توانید برای راحتی آینه ی کوچک را روی صفحه ای به آینه ی بزرگ تکیه دهید. نوک انگشت خود یا یک جسم کوچک رنگی را در جایی میان دو سطح بازتاب کننده در زاویه ی نود درجه قرار دهید. چشمان خود را هم سطح با آینه ی کوچک نگه دارید و به سمت خط عمودی که دو آینه در آنجا به هم برخورد می کنند نگاه کنید، به طوری که آینه ی بزرگ و کوچک را به طور همزمان ببینید. اکنون چند بازتاب مشاهده می کنید؟ زاویه ی بین دو سطح بازتاب کننده را از نود به شصت درجه کاهش دهید. تعداد بازتاب ها چه تغییری می کند؟ زوایای ۴۵ و ۳۰ درجه را نیز امتحان کنید. آیا الگویی تشخیص می دهید؟ آیا می توانید مشاهدات خود را توجیه کنید؟

بی نهایت بازتاب

 با استفاده از خواص بازتابی که اکنون آموختید و چند جسم رنگی یک کار هنری درست کنید. سپس سعی کنید اثر خود را نقاشی کنید و به الگوی تقارن در آن دقت کنید.
 
 اگر زیبابین دارید، داخل آن را نگاه کنید. آیا می توانید نحوه ی کار این وسیله را توضیح دهید؟ فکر می کنید زیبابین شما چند آینه داشته باشد؟ زاویه ی قرارگیری آینه ها چگونه است؟ اگر اجازه دارید زیبابین را از هم باز کنید. (دقت داشته باشید که به احتمال زیاد نخواهید توانست مجدداً آن را به شکل اولیه درآورید.)(همچنین می توانید از یک کیت ساخت زیبابین برای این منظور استفاده کنید.)
 
پس از باز کردن آن قطعات زیبابین را به طور دقیق بررسی کنید. سعی کنید آن را دوباره درست کنید و قطعات آن را یکی یکی تغییر دهید و نتیجه را بررسی کنید. اگر یکی از آینه ها را با کاغذ سیاه بپوشانید چه تغییری در تصویری که می بینید ایجاد می شود؟ با پوشاندن سطح آینه های بیشتر چه اتفاقی می افتد؟ قطعه ی دارای اشیای کوچک را بردارید و در سر لوله یک نقاشی رنگارنگ قرار دهید. آیا چیزی می بینید؟ با بلند کردن لوله آیا تصویری مشاهده می کنید؟ دلیل این مشاهدات چیست؟

بی نهایت بازتاب

مشاهده و نتیجه گیری:

آیا تصویری نامتناهی از انگشت خود مشاهده می کنید؟ هنگامی که به انگشت خود در آینه ی قدی نگاه می کنید بازتاب ایجاد شده توسط نوری که از انگشت شما به سطح آینه برخورد کرده و به چشمانتان بازتاب شده است را می بینید. به نظر می رسد که انگشت در پشت آینه قرار دارد. در این حالت کدام سمت از انگشت خود را در آینه می بینید، ناخن؟
 
با اضافه کردن آینه ی کوچک، به نور بازتاب شده از آینه ی قدی اجازه می دهید به آینه ی کوچک برخورد کند. بدین ترتیب بازتابی از یک بازتاب به وجود می آید. با نگاه کردن به آینه ی بزرگ نمی توانید این بازتاب مجدد را در پشت آینه ی کوچک ببینید. با این وجود می توانید بازتابی از آن را هنگامی که نور این بازتاب مجدد به آینه ی قدی می خورد و برمی گردد مشاهده کنید. بخش کوچکی از این نور بازگشتی به چشمان شما می رسد و باعث می شود بتوانید بازتابِ بازتابِ یک بازتاب را ببینید. هر بازگشت نور یک بازتاب به این بازتاب ها اضافه می کند. به احتمال زیاد این بازتاب ها در فعالیت شما بی نهایت به نظر می رسند. (اگر چه با توجه به آن چه از پخش و جذب مقداری از نور توسط آینه می دانیم، این تعداد نامحدود نیست.)
 
دقت کنید که آینه ی کوچک بخش دارای پوست انگشت شما را نیز بازتاب می کند و در نتیجه می توانید تصویر این قسمت از انگشتتان را نیز به عنوان بازتابی از بازتاب در آینه ی قدی ببینید.  آیا با دور شدن تصویرها میزان شفافیت و وضوح آنها کاهش می یابد؟ آینه با هر بازتاب مقدار کمی از نور را جذب و پخش می کند. پس از چندین بازتاب تصویرها محو می شوند و شما دیگر قادر به تشخیص آنها نیستید. افزایش فاصله میان دو آینه این محو شدن را تسریع می کند و در نتیجه تعداد بازتاب های قابل مشاهده کاهش می یابد. ممکن است شما توانسته باشید با انگشتتان جلوی نور بازتاب شده را بگیرید تا بازتاب های بیشتری رخ ندهند. در این حالت شما تنها یک بازتاب از ناخن انگشت خود مشاهده می کنید.

بی نهایت بازتاب

اگر آزمایش تکمیلی را انجام داده باشید، با نگه داشتن دو آینه با زاویه ی نود درجه یا کوچکتر از هم، دایره ای از تصاویر را مشاهده کرده اید. اگر زاویه ی بین دو آینه کسری زوج از ۳۶۰ درجه باشد (دایره ی کامل)، در این صورت الگویی زیبا از بازتاب ها را مشاهده خواهید کرد. زیبابین ها با استفاده از بازتاب های به ظاهر بی نهایت و آینه های زاویه دار تصاویری زیبا خلق می کنند. 

منبع:   SA

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان،تنظیم:نیلوفر یاقوتی 

اصطکاک صفحات کتاب

اصطکاک صفحات کتاب

حال به اصطکاک میان دو ورق کاغذ فکر کنید. اگر دو ورق کاغذ را روی هم قرار دهید کشیدن آنها و جدا کردنشان از هم بسیار آسان است. اما اگر تعداد ورق های زیادی را روی هم قرار دهید...
مواد دسیکانت

مواد دسیکانت

فایده ی این مواد چیست؟ مواد جاذب به وفور در اطراف ما یافت می شوند. برخی از معمول ترین آنها شامل چوب، آجر و پشم هستند. از آنجا که مواد جاذب به خوبی آب را جذب می کنند، از این مواد به عنوان عوامل خشک کننده یا جاذب استفاده می شود...
قوانین پایه در عکاسی

قوانین پایه در عکاسی

رخی از قوانین ترکیب بندی (Composition) قرن هاست که مورد استفاده قرار می گیرند، مانند قانون یک سوم و قانون میانگین طلایی. آیا تنها این قوانین در عکس های تأثیرگذار رعایت می شوند یا اینکه نکات دیگری نیز باید رعایت شوند؟...
UserName