تدريبات الانعكاس والمرايا فيزياء عاشر متقدم

تدريبات الانعكاس والمرايا فيزياء عاشر متقدم

الانعكاس عن المرايا المستوية 

قانونا الأنعكاس 

1- زاوية السقوط = زاوية الانعكاس 

2- الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس تقع جميعها في مستوى واحد عمودي على السطح العاكس 

مصطلحات مهمة :

1- زاوية السقوط : الزاوية التي يصنعها الشعاع الساقط مع العمود المقام على السطح العاكس عند نقطة السقوط 

2- زاوية الانعكاس :  الزاوية التي يصنعها الشعاع المنعكس مع العمود المقام على السطح العاكس عند نقطة السقوط

3- العمود المقام : خط وهمي عمودي على السطح العاكس عند نقطة السقوط 

الانعكاس المنتظم والغير المنتظم :

1- الانعكاس المنتظم : الانعكاس الناتج عن الأسطح الملساء وتكون فيه الأشعة الضوئية المنعكسة متوازية عندما تسقط عليه متوازية 

2- الانعكاس غير المنتظم :  الانعكاس الناتج عن الأسطح الخشنة وتكون فيه الأشعة الضوئية المنعكسة غير متوازية عندما تسقط عليه متوازية 

ملاحظة : يمكن تطبيق قانون الانعكاس في حالة الانعكاس  المنتظم والغير المنتظم سواء كانت السطوح ملساء أو خشنة على حد سواء 

س: علل لما يلي : الأشعة المنعكسة عن السطوح الخشنة غير متوازية على الرغم من خضوعها لقانون الانعكاس ؟

لأن الأعمدة المقامة على السطح الخشن عند مواقع السقوط لا تكون متوازية 

تكون الصور في المرايا المستوية :

مصطلحات مهمة :

1- المرآة المستوية : سطح أملس (مصقول ) ينعكس عنه الضوء انعكاساً منتظماً 

2- الجسم : هو مصدر الأشعة الضوئية التي ستعكس على سطح مرآة وقد يكون مصدر مضئ كالمصباح أو مصدر مستضاء كالكتاب 

3- الصورة : هي نقطة التقاء الأشعة المنعكسة أو أمتداداتها والتي تصل لعين الأنسان وقد تكون الصور حقيقة أو تقديرية 

الصور الحقيقة : وتنتج عن التقاء الأشعة الضوئية المنعكسة عن المرآة ويمكن استقبالها عن حاجز 

الصور التقديرية : وتنتج عن التقاء  امتدادات الأشعة الضوئية المنعكسة عن المرآة ولا يمكن استقبالها عن حاجز 

صفات الصور المتكونة في المرايا المستوية 

1- الصور المتكونة تقديرية ( لأنها تنتج عن امتدادات الأشعة ولا يمكن استقبالها على حاجز ) وتقع خلف المرآة 

2- الصورة المتكونة معتدلة ومعكوسة جانبياً 

3- طول الصورة hi التي تكونها المرآة المستوية مساوياً لطول الجسمh0 

4- بعد الصورة di عن المرآة المستوية يساوي سالب بعد الجسم d0 عنها (الإشارة سالب لأنها صورة تقديرية )

5- إذا تحرك الجسم بسرعة ما فأن الصورة تتحرك في الاتجاه المعاكس بالسرعة نفسها 

يمكن تلخيص ما سبق أن الصورة المتكونة تكون تقديرية - معتدلة - مساوية لطول الجسم 

تدريبات متنوعة على المرايا المستوية 

تدريب 1 : إذا سقط شعاع ضوئي بزاوية 53 مع سطح مرآةمستوية فأوجد ما يلي :

أ- مقدار زاوية الانعكاس 

ب- مقدار الزاوية بين الشعاع الساقط والشعاع المنعكس 

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

تدريب 2 : وضعت مرآتان مستويتان بحيث يكون الزواية بينهما 45 فإذا سقط شعاع ضوئي على أحداهما بزاوية سقوط 30 عن المرآة الثانية فاحسب زاوية انعكاسه عن المرآة الثانية ؟

……………………………………………………………

……………………………………………………………..

تدريب 3: في الشكل المجاورة مرآتين مستويتين متعامدتين فإذا سقط شعاع ضوئي على أحداهما بزاوية 30 فأجب عما يلي ؟

أ- أكمل مسار الأشعة 

ب- احسب زاوية انعكاس الشعاع عن المرآة الثانية 

…………………………………………………………….

…………………………………………………………….

تدريب 4: سقط شعاع ضوئي على مرآة مستوية بزاوية سقوط 60 فإذا أديرت المرآة بزاوية 18 في اتجاه حركة عقارب الساعة كما في الشكل الموضح فما الزاوية التي يصنعها الشعاع المنعكس مع المرآة ؟

……………………………………………………………

…………………………………………………………….

تدريب 5: سقطت حزمة ضوء ليزر على سطح مرآة مستوية بزاوية 38 بالنسبة للعمود المقام فإذا حرك الليزر بحيث زادت زاوية السقوط بمقدار 13 فما مقدار زاوية الانعكاس الجديدة  ؟

……………………………………………………………….

……………………………………………………………….

المرايا الكروية :

مصطلحات هامة :

المرآة المقعرة : تعكس الضوء من سطحها المقوس الداخلي وتكون صوراً (معتدلة تقديرية ) أو (مقلوبة حقيقة )

المرآة المحدبة :تعكس الضوء من سطحها المقوس الخارجي وتكون صوراً معتدلة مصغرة تقديرية 

المركز الهندسي للمرآة : مركز الكرة التي تعتبر المرآة جزءاً منها 

نصف قطر التكور : المسافة بين المركز الهندسي للمرآة وأي نقطة على سطحها 

المحور الرئيسي : خط مستقيم متعامد مع سطح المرآة ويقسمها إلى نصفين 

قطب المرآة : نقطة تقاطع المحور الرئيس مع سطح المرآة 

بؤرة المرآة الأصلية : هي النقطة التي تتجمع فيها الأشعة المنعكسة (أو امتداداتها ) عندما تسقط الأشعة متوازية وموازية للمحور الرئيسي  

ملاحظة : الأشعة المتوازية ترمز للأشعة القادمة من جسم بعيد جداً كالشمس 

البعد البؤري : المسافة بين قطر المرآة وبؤرتها الأصلية وتقع البؤرة عند منتصف المسافة بين مركز التكور والقطب 

الطرق الهندسية لتحديد موقع الصورة :

مسارات الأشعة 

*عندما يسقط الشعاع على مرآة فإنه ينعكس وفقاً لقانون الانعكاس وفيما يلي أهم الأشعة :

1- عندما يسقط الشعاع الضوئي موازياً للمحور الرئيسي فإنه ينعكس ماراً بالبؤرة 

2-  عندما يسقط الشعاع الضوئي ماراً بالبؤرة فإنه ينعكس موازياً للمحور الرئيسي 

3- عندما يسقط الشعاع الضوئي ماراً بالمركز الهندسي للمرآة فأنه ينعكس على نفسه 

كيفية تحديد موقع الصورة 

1- نرسم المرآة ونحدد عليها المحور الرئيسي بؤرة المرآة والمركز الهندسي 

2- نرسم الجسم على هيئة سهم 

3- نرسم شعاعين من الأشعة المذكورة أعلاه ونحدد مسار الأشعة المنعكسة 

4- نحدد موقع الصورة عند موقع التقاء الشعاعين المنعكسين (أو امتدادتهما ) ونمثلها بسهم عمودي من المحور الأساسي لنقطة الالتقاء 

الصور الحقيقة والتقديرية :

الصورة الحقيقة : هي الصورة التي تتكون من التقاء الأشعة المنعكسة ويمكن تجميعها على حاجز ودائماً تكون مقلوبة 

الصورة التقديرية :هي الصورة التي تتكون من التقاء امتدادات الأشعة المنعكسة ولا يمكن تجميعها على حاجز ودائماً تكون معتدلة 

أولاً : تكون الصور في المرآيا المقعرة 

 يتغير موقع الصورة المتكونة بالمرايا المقعرة وصفاتها بحسب بعد الجسم عن المرآة 

ثانياً : تكون الصور في المرآيا المحدبة 

*لا يتغير موقع وصفات الصورة المتكونة بالمرآة المحدبة مهما كان موضع الجسم 

*خصائص الصورة المتكونة بالمرايا المحدبة :تقديرية - معتدلة - مصغيرة 

*موضع الصورة المتكونة بالمرايا المحدبة:خلف المرآة وعلى بعد أقل من البعد البؤري

علل مايلي :تستخدم المرايا المحدبة على نطاق واسع في أغراض المراقبة بالمحال وفي السيارات 

ج - لأنها تكون صوراً معتدلة ومصغرة وبالتالي فأنها تعطي مجالاً أكبر للرؤية 

المقراب المعاكس:

عندما تسقك الأشعة المتوازية القادمة من جسم بعيد على المرآة الكبيرة فأنها تنعكس في اتجاه المرآة الصغيرة والتي تعكس هذه الأشعة مكونة صور حقيقية ومعتدلة 

عيوب المرايا الكروية 

 يعتبر الزيغ الكروي (التشوه الكروي ) أحد أهم عيوب المرايا الكروية 

الزيغ الكروي: عيب من عيوب المرايا الكروية يحدث بسبب تجمع الأشعة المتوازية القريبة عن المحور الرئيسي في البؤرة بينما تتجمع الأشعة البعيدة في نقاط أقرب للمرآة فتكون المرآة نتيجة لذلك صور مشوشة 

ويمكن التقليل من أثر الزيغ الكروي في المرايا من خلال ما يلي :

1- تصنيع المرايا المقعرة على شكل قطع مكافئ ولكنها عالية التكلفة 

2-استخدام مرايا كروية ثانوية صغيرة او عدسات صغيرة مصممة على هيئة خاصة لتصحيح الزيغ الكروي 

3- تقليل نسبة ارتفاع المرآة إلى نصف قطر تكورها 

الطريقة الرياضية لتحديد موقع الصورة :

معادلة المرايا الكروية :

أي أن مقلوب البعد البؤري للمرآة الكروية يساوي حاصل جمع مقلوب بعد الجسم ومقلوب بعد الصورة عن المرآة

قانون التكبير في المرايا الكروية :

أي أن تكبير المرآة الكروية هو النسبة بين طول الصورة إلى طول الجسم ويساوي حاصل قسمة سالب بعد الصورة على بعد الجسم عن المرآة 

تدريبات متنوعة على المرايا الكروية 

تدريب1 : وضع جسم طوله 5 cm على بعد 36cm  أمام نرآة مقعرة بعدها البؤري 16cm  أوجد 

1- بعد الصورة المتكونة 

………………………………………………..

2- التكبير 

……………………………………………….

3- طول الصورة المتكونة 

…………………………………………………

4- خصائص الصورة 

…………………………………………………

تدريب 2 : أحسب بعد الصورة وارتفاعها للجسم الموضح بالشكل أدناه 

……………………………………………………………….. 

تدريب 3 : يفحص تاجر مجوهرات ساعة قطرها 3cm  بوضعها على بعد 8cm من مرآة مقعرة بعدها البؤري 12cmفاحسب 

أ- البعد الذي ستظهر عليه الساعة 

…………………………………………………

ب- قطر الصورة 

……………………………………………………

تدريب 4 : ارسم أشعة على الشكل لتحديد طول الصورة المتكونة وموقعها 

…………………………………………………….

تدريب 5: تستخدم مرآة محدبة لتكوين صورة حجمها نصف حجم الجسم على بعد 35cm خلف المرآة ما البعد البؤري للمرآة 

………………………………………………………………..

تدريب 6 : تستخدم المحال الكبيرة مرايا المراقبة في الممرات وكل مرآة لها نصف قطر تكور مقداره 3.8cm فاحسب

أ- بعد الصورة لزبون يقف أمام المرآة على بعد 6.5 cm منها 

…………………………………………………………………….

ب- طول الزبون طوله 1.7 cm 

……………………………………………………………………

تدريب 7 : وضع جسم طوله 4 cm على بعد 12cm  من مرآة محدبة فإذا كانت طول الصورة المتكونة 2 cm وبعدها 6-cm احسب البعد البؤري للمرآة 

أ- باستخدام معادلتي المرايا والتكبير 

……………………………………………………………

ب- باستخدام مخطط الأشعة 

…………………………………………………………….