خطوات الاستخدام
الخطوة 1: فهم معادلة المرآة واتفاقية الإشارات معادلة المرآة هي 1/f = 1/do + 1/di، حيث f هو البعد البؤري، do هو بعد الجسم عن المرآة، وdi هو بعد الصورة عن المرآة. يجب اتباع اتفاقية الإشارات القياسية: - بالنسبة للمرآة المقعرة (المجمعة)، يكون البعد البؤري f موجباً. - بالنسبة للمرآة المحدبة (المفرقة)، يكون f سالباً. - بعد الجسم do يكون موجباً إذا كان الجسم أمام المرآة (الجسم الحقيقي)، وسالباً إذا كان خلفها (جسم وهمي). - بعد الصورة di يكون موجباً إذا كانت الصورة حقيقية (أمام المرآة)، وسالباً إذا كانت وهمية (خلف المرآة). هذه الاتفاقية ضرورية للحصول على نتائج صحيحة.
الخطوة 2: إدخال القيم المعطاة قم بإدخال قيم do وdi في الحقول المخصصة. تأكد من أن الوحدات متسقة (عادةً السنتيمتر أو المتر). على سبيل المثال، إذا كان do = 30 سم وdi = -15 سم، فهذا يعني أن الجسم أمام المرآة والصورة وهمية (خلف المرآة). المعادلة ستحسب f تلقائياً.
الخطوة 3: حساب البعد البؤري باستخدام المعادلة: 1/f = 1/do + 1/di. قم بجمع الكسور: 1/f = (di + do) / (do * di). ثم خذ مقلوب الطرفين: f = (do * di) / (do + di). على سبيل المثال، do=30, di=-15 => f = (30*(-15))/(30-15) = -450/15 = -30 سم. الإشارة السالبة تعني أن المرآة محدبة.
الخطوة 4: تفسير النتيجة بعد حساب f، يمكن تحديد نوع المرآة: إذا كان f > 0 فالمرآة مقعرة، وإذا كان f < 0 فالمرآة محدبة. كما يمكن استخدام المعادلة لتحديد خصائص الصورة: - إذا كان di موجباً، الصورة حقيقية ومقلوبة. - إذا كان di سالباً، الصورة وهمية ومعتدلة. باستخدام التكبير m = -di/do، يمكن معرفة حجم الصورة.
الخطوة 5: حالات خاصة - عندما يكون الجسم في اللانهاية (do → ∞)، تصبح 1/do ≈ 0، وبالتالي di = f (الصورة في البؤرة). - عندما يكون الجسم في مركز التكور (do = 2f)، تكون الصورة في نفس المركز (di = 2f) ومقلوبة بنفس الحجم. - عندما يكون الجسم بين البؤرة والمرآة (do < f)، تكون di سالبة (صورة وهمية) ومكبرة.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على معادلة المرآة بخطوات الحل كاملة.
الحل
المعطيات: do = 40 سم (جسم حقيقي أمام المرآة، موجب)، di = 60 سم (صورة حقيقية أمام المرآة، موجب). نطبق معادلة المرآة: 1/f = 1/do + 1/di = 1/40 + 1/60. نوحد المقام: (3+2)/120 = 5/120 = 1/24. إذن f = 24 سم. الإشارة موجبة، لذا المرآة مقعرة. يمكن حساب التكبير: m = -di/do = -60/40 = -1.5. التكبير سالب يعني الصورة مقلوبة، وقيمته 1.5 تعني أنها أكبر من الجسم بمقدار 1.5 مرة. تطبيق عملي: هذه المرآة تستخدم في مقراب عاكس لتجميع الضوء.
الحل
المعطيات: do = 20 سم (حقيقي، موجب)، di = -8 سم (صورة وهمية خلف المرآة، سالب). نطبق المعادلة: 1/f = 1/20 + 1/(-8) = 1/20 - 1/8. نوحد المقام: (2 - 5)/40 = -3/40. إذن f = -40/3 ≈ -13.33 سم. الإشارة السالبة تؤكد أن المرآة محدبة. التكبير: m = -di/do = -(-8)/20 = 8/20 = 0.4. الصورة معتدلة (m موجب) ومصغرة (0.4 < 1). تطبيقات: المرايا المحدبة تستخدم في مرايا الرؤية الخلفية للسيارات لأنها تعطي مجال رؤية أوسع.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة معادلة المرآة.
قيم مُدخَلة قياسية
- بعد الجسم
- 50
- بعد الصورة
- 10
قيم مُدخَلة مرتفعة
- بعد الجسم
- 85
- بعد الصورة
- 100
قيم مُدخَلة منخفضة
- بعد الجسم
- 10
- بعد الصورة
- 1