لا تجتمع امتدادات الاشعة الضوئية بدقة في البؤرة في الشكل ادناه وهذه المشاكل تحدث في

السؤال: لا تجتمع امتدادات الاشعة الضوئية بدقة في البؤرة في الشكل ادناه وهذه المشاكل تحدث في:

شرح الإجابة:

إن هذه الظاهرة لا تنشأ عن عيب في التصنيع أو خلل في المرآة، بل هي خاصية متأصلة في صميم الهندسة الكروية ذاتها. فجميع المرايا التي يتخذ سطحها العاكس شكل جزء من كرة تعاني من هذه الإشكالية البصرية، والتي تعرف علميًا باسم “الزيغ الكروي”.

ولفهم هذه الحقيقة الفيزيائية، علينا أن نتأمل في مسار الأشعة الضوئية الساقطة على المرآة. الأشعة القريبة من المحور الرئيسي للمرآة، أو ما يطلق عليها الأشعة المحورية، تنعكس وتتجمع في نقطة قريبة جدًا من البؤرة المثالية. في المقابل، الأشعة التي تسقط على حواف المرآة البعيدة عن مركزها، أي الأشعة الهامشية، تصطدم بالسطح العاكس بزاوية مختلفة قليلاً، مما يؤدي إلى انعكاسها وتجمعها في نقطة أقرب إلى المرآة من البؤرة الحقيقية.

وهذا التباين في نقاط تجمع الأشعة المنعكسة هو جوهر المشكلة؛ فبدلاً من تشكيل نقطة بؤرية حادة وواضحة، يتكون ما يشبه منطقة ضبابية صغيرة، مما ينتج عنه صورة غير دقيقة ومشتتة. هذا التأثير يجعل المرايا الكروية، على الرغم من سهولة تصنيعها، أقل كفاءة في التطبيقات التي تتطلب دقة بصرية فائقة مثل التلسكوبات الفلكية المتطورة.

وعلى النقيض تمامًا، تقدم المرايا ذات المقطع المكافئ (Parabolic mirrors) حلاً لهذه المعضلة الهندسية. فشكلها الفريد والمحسوب بدقة متناهية يضمن أن جميع الأشعة المتوازية الساقطة عليها، سواء كانت قريبة من المحور أم بعيدة عنه، تنعكس لتجتمع في بؤرة واحدة محددة تمامًا. وهذا ما يجعلها الخيار الأمثل للأدوات البصرية الدقيقة التي لا تحتمل أي قدر من التشتت الضوئي.

وبناءً على ما تقدم، يتضح جليًا أن عدم تجمع امتدادات الأشعة الضوئية في بؤرة واحدة هو سمة ملازمة لجميع المرايا الكروية دون استثناء، وليست مقتصرة على المرايا المعيبة منها. إنها نتيجة حتمية لشكلها الهندسي الذي يفرض مسارات انعكاس مختلفة للأشعة بحسب موقع سقوطها على السطح العاكس.