چگونگی تشکیل تصویر در آینه تخت

آینه‌های معمولی را که سطح آنها مسطح است، آینه تخت می‌نامند. در واقع این آینه‌ها شیشه‌هایی هستند که یک طرف آنها جیوه‌اندود شده است. هنگامی که روبروی آینه‌ای می‌ایستید، خودتان را در آینه می‌بینید، یا اگر تصاویر اطراف آب ، در آب قابل مشاهده است، به این علت است که از سطح آینه یا آب نورهابازتاب پیدا می‌کنند و به چشم می‌رسند. آنچه در آینه دیده می‌شود، تصویر شی مقابل آینه است.

هنگامی که یک شی که در روشنایی واقع است، در مقابل آینه تخت قرار می‌گیرد، از هر نقطه جسم پرتوهای نور به آینه می‌تابند. این پرتوها پس از بازتاب از آینه به چشم می‌رسند، مثل اینکه پرتوها از نقطه‌ای که در پشت آینه واقع است، به چشم می‌رسند. این نقطه همان نقطه تقاطعی است که در آن امتداد پرتوهای بازتابشی به چشم ، در پشت آینه ، به هم می‌رسند و آن نقطه ، تصویر نقطه‌ای نقطه انتخاب شده از جسم نامیده می‌شود. به این ترتیب می‌توانیم تصویر هر نقطه دیگری از جسم را به کمک حداقل دو پرتو که از آن نقطه به آینه می‌تابند، مشخص کنیم.

ویژگی تصویر در آینه تخت

•    اگر واقعا در پشت آینه نقطه نورانی وجود داشت و پرتوهایی از آن به چشم می‌رسید، آن پرتوها مانند پرتوهایی بودند که از سطح آینه به چشم رسیده‌اند. به همین سبب انسان تصور می‌کند نقطه نورانی جسم در پشت آینه است. نقطه نورانی پشت آینه تصویر مجازی جسم نامیده می‌شود. تصویر مجازی از برخورد امتداد پرتوهای بازتاب حاصل می‌شود.
•    در آینه تخت طول تصویر با طول شی برابر است.

•    تصویر در آینه تخت نسبت به جسم ، مستقیم است.

•    تصویر در آینه تخت دارای وارونی جانبی است، بطوری که اگر کتابی را در مقابل آینه قرار دهید، نوشته‌های کتاب که قبلا از راست به چپ قابل خواندن بود، اکنون از چپ به راست قابل خواندن است.

دوران آینه تخت

دوران آینه تخت اگر شعاع تابش ثابت بماند و آینه را حول محوری واقع در سطح آن به اندازه α دوران دهیم، شعاع بازتابش به اندازه 2α دوران می‌کند.

انتقال آینه تخت

•    اگر آینه تخت به موازات سطح خود به اندازه L منتقل شود، تصویر به اندازه 2L منتقل می‌شود.
•    اگر آینه‌ای با سرعت V به جسمی نزدیک یا از آن دور شود، تصویر با سرعت 2V به جسم نزدیک یا از جسم دور می‌شود.
•    اگر جسم با سرعت 'V به آینه نزدیک یا از آن دور شود، تصویر با سرعت '2V به جسم نزدیک یا از جسم دور می‌شود.
•    اگر جسم با سرعت 'V به آینه نزدیک یا از آینه دور شود، تصویر با سرعت 'V نسبت به جای اولیه خود نسبت به آینه حرکت می‌کند، ولی با سرعت '2V نسبت به جسم حرکت می‌کند.


انواع آینه های کروی: آینه های مقعر یا همگرا

آینه های مقعر: آینه هایی که سبب همگرایی نور می شود و از پرتو های با زتابی تصویری حقیقی در جلوی آینه تشکیل می دهند که دارای تصویر حقیقی و کانون حقیقی و فاصله کانونی مثبت می باشند.

آینه های محدب :آینه هایی که سبب واگرایی نور می شوند و از امتداد پرتوهای باز تابی تصویری در پشت آینه تشکیل می دهند این آینه ها دارای تصویر مجازی، کانون مجازی، فاصله کانونی منفی می باشند.

تعاریف بنیادی در تصویر گیری:

تصویر حقیقی : از تقاطع پرتو های بازتابش که همگرایند، در فضای جسم ابجاد می شود .

تصویر مجازی :از تقاطع امتدادهای پرتوهای بازتابش که واگرایند در فضای تصویر در پشت آینه ایجاد می شوند.


فضای جسم : فضای جلوی آینه یا سمت چپ آینه فضای جسم نام دارد که جسم و تصویر در این فضا حقیقی می باشند.


فضای تصویر : فضای پشت آینه یا سمت راست آینه فضای تصویر نام دارد که جسم و تصویر در این فضا مجازی می باشند.


کانون حقیقی : از تجمع و همگرا شدن پرتوهایی که موازی محور اصلی بر آینه می تابد و از بینهایت می آیند، در یک نقطه روی محور اصلی آینه در فضای جسم تشکیل می شود.

کانون مجازی : از تقاطع امتدادهای پرتو های واگرا شونده از سطح آینه که موازی محور اصلی آینه بر آن تابش کرده بودند، بر روی محور اصلی در پشت آینه در فضای تصویر ایجاد می شود

میدان دید آینه ها : فضایی که آینه پوشش می دهد تا از تمام اجسام موجود در آن فضا تصویر دهد.


محور اصلی: محور نوری اشیاء نوری است. که از مرکز آنها می گذرد و محور تقارن آنها نیز هست و هر پرتوی تابش موازی آن یا خود و یا امتدادش از کانون آینه می گذرد.

محور فرعی : هر محور موازی محور اصلی که محور تقارن آینه نبوده و بر خارج ازرأس آن وارد می شود.
رأس آینه : نقطه ای که محور اصلی،آینه را در آن نقطه قطع می کند و آینه کروی فقط بر این نقطه در باز تابش ها همانند آینه تخت عمل می کند یعنی زاویه تابش و باز تابش برابر می شود.

فاصله کانونی : فاصله کانونی مربوط به کانونهای حقیقی مثبت که در سمت چپ آینه اند و فاصله کانونی مربوط به کانونهای مجازی منفی که در سمت راست آینه واقع هستنددر آینه های کروی اندازه فاصله کانونی نصف شعاع کره ای است که آینه قسمتی از آن کره است.

نحوه ساخت آینه های کره ای :

اگریک تکه شیشه ای را داشته باشیم که آن را صیقلی دهیم و یک طرف آنرا بصورت یک دیو پتر کروی (سطح کروی) در آوریم که جدا کننده دو محیط با ضرایب شکست مختلف از هم هستندآینه کروی بوجود می آید اگر تراش شیشه طوری باشد که بتوان قسمت قعودی آنرا نقره اندود نماییم آینه مقعر ساخته می شود. بنابراین آینه های کروی قطاعی از کراتی است که به مرکزیت آینه شکل می گیرند.

اگر یک دیو پتر شیشه ای داشته باشیم با اندود کردن قسمت داخلی دیو پتر آینه محدب و با اندودسازی قسمت خارجی آن آینه مقعررا می سازیم.

نحوه تصویر گیری از آینه های کروی

برای تشکیل تصویر در آینه های کروی ردیابی کلیه پرتو ها لازم نیست و پرتو های خاصی را ردیابی می کنیم تا تصویر را تشکیل دهیم;قواعد تابش و باز تابش و سایر مشخصات برخی پرتو های ویژه عبارتند از:

آینه جهت کلی نور تابش را تغییر می دهد و معمولا جسم در سمت چپ آینه قرار می گیرد.

پرتو های نور موازی با محور اصلی (محور اپتیکی یا محور نوری)، پس از باز تابش خود یا امتدادش به ترتیب از کانون آینه مقعر یا محدب می گذرد که به فاصلهf از رأس آینه قرار دارد

پرتو های تابشی که خود یا امتدادش از کانون آینه می گذرد بعد از برخورد با سطح آن موازی با محور اصلی سیستم باز می تابند.

پرتوی نوری که از رأس آینه باز تابش می یابد، زاویه ای با محور اپتیکی می سازد که برابر با زاویه پرتوی فرودی نسبت به محور نوری است.

پرتوی نوری که از مرکز انحنای آینه عبور می کند، روی خودش باز می تابد.

پرتوهای ویژه اخیر جهت شکل دهی و یافتن تصویر جسم نورانی مقابل آینه کافی است و ردیابی پرتوی به توسط این پرتو های خاص و مشخص صورت می پذیرد.

مشخصات تصویر در آینه های کروی:

آینه مقعر دارای تصویری حقیقی و معکوس در جلوی آینه می باشد که بزرگی و کوچکی آن به فاصله جسم ازآینه بستگی دارد. در صورتی که آینه محدب تصویری مجازی و مستقیم در پشت آینه دارد که همواره تصویری کوچکتر از جسم ارائه می دهد. آینه های مقعر محدودترین میدان دید را دارند در صورتیکه آینه های محدب بیشترین میدان دید را دارا هستند و برای همین در اتوبوس ها و سایر وسائل نقلیه از این آینه ها استفاده می شود.

علائم بکار رونده در آینه ها:

رابطه بین فاصله کانونی و تصویر و جسم از آینه بصورت (f=1/(1/p+1/q می باشدکه در آن p فاصله جسم از آینه و q فاصله تصویر از آینه و f فاصله کانونی است و مقدارش نصف شعاع دایره شامل آینه است، یعنی اگر شعاع دایره Rباشد،(f=R/2) می شود.