آينه هاي کروي

توضيح اوليه

در اين آزمايش مي توانيد، با ساختن ابزاري ساده دانش آموزان را با مفهوم واروني تصوير و تصوير معکوس آشنا کنيد.

اهداف

1. آشنايي با آينه هاي کروي و تخت
2. آشنايي با چگونگي تصاوير در آينه هاي مختلف
3. درک مفهوم واروني جانبي تصوير و تصوير معکوس

 وسايل لازم

1. يک ورقه آلومينيومي 22cm × 28cm
2. يک ورق طلق کاور کاغذ
3. کاغذ ديواري يا هر کاغذ محکم ديگر

طرح درس

روش کار:

کاغذ ديواري را پشت ورقه آلومينيومي قرار داده و آن دو را داخل کاور کاغذ قرار دهيد. برگه ي آلومينيومي را طوري خم کنيد که به شکل قسمتي از يک استوانه درآيد. دقت کنيد که درازاي برگه ي آلومينيوم در راستاي محور اصلي استوانه قرار گيرد.

انجام دهيد و دريابيد:

آينه ي استوانه اي را طوري نگه داريد که محور بلندتر آن افقي قرار گيرد. طوري قرار بگيريد که بازتابي از چهره خود را به وضوح مشاهده کنيد. ملاحظه مي کنيد که تصوير چگونه با تغيير فاصله شما از آينه، تغيير مي کند. وقتي به اندازه ي کافي از آينه دور شويد، تصويرتان وارونه مي گردد.

چشم راست خود را ببنديد. کدام چشم در تصوير بسته مي شود؟ تصوير بر اساس فاصله شما از آينه چشم راست يا چپ خود را مي بندد. هنگامي که شما نزديک آينه قرار گرفته ايد و تصويرتان مستقيم است، تصوير چشم چپ خود را مي بندد. هنگامي که تصوير شما وارونه است تصوير چشم راست خود را مي بندد. ( اگر در تعيين اين که کدام چشم تصوير بسته مي شود مشکل داريد از فردي بخواهيد کنار تصوير قرار بگيرد و آنچه تصوير انجام مي دهد انجام دهد. يعني همان چشمي را ببندد که تصوير مي بندد. سپس از او بپرسيد که کدام چشم خود را بسته است، راست يا چپ؟ ) هنگامي که تصوير وارونه مي شود، دوست شما نيز بايد وارونه شود. او مي تواند از کمر خم گشته و از ميان دو پا به شما نگاه کند. )

اکنون آينه ي استوانه اي را طوري قرار دهيد که قسمت بزرگتر آن در جهت قائم قرار گيرد و چگونگي تغييرات تصوير را در اثر نزديک تر شدن و دور شدن خود به آينه ملاحظه کنيد. چشم راست خود را ببنديد و ملاحظه کنيد که تصوير درون آينه چگونه پاسخ شما را مي دهد. زماني که شما نزديک آينه هستيد، تصوير چشم چپ خود را مي بندد، هنگامي که دور مي شويد، چشم راست خود را مي بندد.

چه رخ مي دهد؟

شما به اين دليل جهان پيرامون خود را مشاهده مي کنيد که نور وارد چشم شما مي شود. براي مثال اين کلمات را

مي‏بينيد به اين دليل که نور بازتابيده شده از اين صفحه وارد چشم شما مي شود و تصويري روي شبکيه چشم شما مي سازد.

زماني که شما تصويري مجازي از جهان مي سازيد، تصور مي کنيد که نوري که به چشم شما وارد مي شود، در امتداد يک خط مستقيم طي مسير کرده است. اما آينه ها و ساير اجسام براق مسير نور را عوض مي کنند. زماني که شما در آينه نگاه مي کنيد،به اين دليل که نور بازتابيده شده از آينه خارج شده و وارد چشمان شما مي شود، تصوير خود را مشاهده مي کنيد. چشمان و مغز شما تصور مي کنند که پرتوهاي نور شکسته نشده و مستقيم حرکت مي کنند، به همين دليل تصوير خود را در جلو و يا پشت آينه مي بينيد.

آن‏چه در آينه مي بينيد به چگونگي بازتابش نور از سطح آينه و ورود آن به چشمان شما بستگي دارد. هنگامي که پرتو نور به آينه برخورد مي کند، همانند يک توپ از سطح آينه بازتابيده مي شود. زماني که توپي را روي سطح يک آينه تخت به طور عمود پرتاب مي شود در همان مسير مستقيم رفت باز مي گردد. اگر آينه خميده بود به طوري که توپ تحت يک زاويه با سطح برخورد مي کرد، تحت يک زاويه از سطح آينه منعکس مي شد.

هنگامي که به يک آينه تخت نگاه مي کنيد، تصوير صورت شما مستقيم است: موهاي شما در بالا و چانه تان در پايين قرار دارد. نور موهاي شما به سطح آينه رسيده، پس از انعکاس از بالا وارد چشمان شما مي شود. که همين دليل است موهاي خود را در بالا و تصوير خود را مستقيم مي بينيد.

زماني که به يک آينه ي استوانه اي نگاه مي کنيد که محور آن به صورت عمودي قرار گرفته است و صورتتان بيش از سي سانتي متر از آينه فاصله دارد، تصوير شما معکوس است. اين مطلب به اين دليل است که نور از موهاي شما پس از برخورد با آينه و بازتاب از پايين آن، وارد چشمان شما مي شود.

به دليل زاويه اي که با آن نور وارد چشمان شما مي شوند، تصوير به صورت وارونه در شبکيه شما نقش مي بندد و مکان تصوير در جلوي آينه است.

همان طور که تمامي افراد مي دانند آينه تخت، سمت چپ و راست شما را جابه جا نشان مي دهد. چگونه اين اتفاق رخ مي دهد؟ فرض کنيد شما روبه روي فردي ايستاده ايد. اگر گوش راست شما به سمت مشرق باشد، گوش راست وي به سمت غرب خواهد بود.

حالا به جاي اين که با فرد ديگري رودررو بايستيد، فرض کنيد مقابل يک آينه تخت ايستاده ايد. و گوش راست شما در سمت شرق وارد چشم شما مي شود. با وجود اين که گوش سمت مشرق شما، گوش شرقي تصوير نيز هست، گوش راست شما تبديل به گوش چپ تصوير شده است. ( بله، اين مطلب کمي گيج کننده است، اما وقتي متوجه مفهوم آن شديد، مسأله ساده مي شود.)

حال، به يک آينه استوانه اي نگاه کنيد که محور آن عمودي است. بيش از 30 سانتي متر از آن فاصله بگيريد. مجدداً گوش راست خود را به سمت مشرق قرار دهيد. نور از گوش راست شما پس از انعکاس از سطح آينه ي کروي از سمت غرب وارد چشم شما مي شود. در اين آينه کروي شما خود را همان گونه که ديگران شما را مي بينند مي بينيد. تصويرتان را در فاصله کمي در جلوي آينه مي بينيد.

در اين‏جا يک پرسش زيرکانه ي قديمي مطرح مي شود: «اگر آينه ي تخت سمت راست و چپ شما را جابجا مي‏کند، چرا سمت بالا و پايين شما را عوض نمي کند؟»

پاسخ اين است که آينه تخت در حقيقت ورود و خروج را با هم جابجا مي کند. به اين معني که نوري که به سمت داخل آينه مي رود از آينه خارج مي شود. اين تعويض شما بالا و پايين را تغيير نمي دهد. اما راست و چپ را عوض مي کند. دور تا دور دستي که در پايين نمايش داده شده را در نظر بگيريد. آيا اين يک دست راست است يا دست چپ؟ نمي توانيد تشخيص دهيد تا زماني که بدانيم کف دست به کدام سمت است. داخل يا خارج صفحه. بنابراين اين سمت راست و چپ بستگي به رو به داخل يا خارج بودن دارد.

اين دست، دست چپ يا راست است، بر حسب اين که کف آن به کدام سمت باشد.

مترجم: مينا نقش نژاد