السؤال: صف الصورة المتكونة للجسم في الشكل التالي مبينا هل هي حقيقية أم وهمية مقلوبة أم معتدلة وهل هي أقصر من الجسم أم أطول منه
- الإجابة: الصورة حقيقية، مقلوبة، وأطول من الجسم.
شرح الإجابة:
إن فهم طبيعة الصورة المتكونة في المرايا المقعرة يعتمد على تحليل مسار أشعة الضوء المنعكسة. في الحالة الموضحة، تتشكل لدينا صورة ذات خصائص محددة تنبع مباشرة من قوانين الفيزياء البصرية. الخاصية الأولى هي أن الصورة حقيقية، وهذا يعني أنها تتكون من تلاقي الأشعة الضوئية المنعكسة في نقطة فعلية في الفضاء. لو وضعنا شاشة أو حاجزاً عند موقع هذه الصورة، لظهرت عليه بوضوح، على عكس الصور الوهمية التي هي مجرد امتدادات افتراضية للأشعة ولا يمكن استقبالها على حاجز.
وينقلنا هذا التحليل إلى الخاصية الثانية، وهي كون الصورة مقلوبة. ينشأ هذا الانقلاب من هندسة الانعكاس على السطح الكروي للمرآة؛ حيث إن الأشعة الصادرة من الجزء العلوي للجسم، بعد انعكاسها، تتجمع في نقطة تقع أسفل المحور البصري الرئيسي للمرآة. وبالمثل، تتجمع الأشعة الصادرة من أسفل الجسم في نقطة أعلى المحور. هذه الهندسة المتقاطعة هي التي تسبب ظهور الخيال المتكون رأساً على عقب بالنسبة للجسم الأصلي.
وختاماً، نصل إلى مسألة حجم الصورة، حيث نجد أنها أطول من الجسم، أي أنها صورة مكبرة. يعود سبب هذا التكبير إلى موقع الجسم بالنسبة للمرآة، فعندما يوضع الجسم بين مركز التكور والبؤرة، فإن الأشعة المنعكسة تتجمع في نقطة أبعد عن المرآة من مركز تكورها. هذا التباعد في مسار الأشعة قبل أن تتلاقى مجدداً يمنح الصورة المتكونة أبعاداً أكبر من أبعاد الجسم الحقيقي، مما ينتج عنه تأثير التكبير الملحوظ.