المعرفة

مرآة

"Looking glass" تحوّل إلى هنا. لمطالعة other uses، انظر Looking Glass.

المِرآة Mirror سطح صقيل يعكس معظم الضوء الذي يسقط عليه. وتمتص المرآة جزءًا بسيطًا فقط من الضوء. وبالإضافة إلى كون السطح غير ماص للضوء، يجب أن يكون السطح صقيلاً إلى حوالي 0,0001سم، لكي يعكس الصور بوضوح. وبعض السطوح الخشنة تعكس الضوء غير أنها تشتـته في مختلف الاتجاهات، ولذلك لا تتشكل أية صورة.

A mirror, reflecting a vase.
A first-surface mirror coated with aluminum and enhanced with dielectric coatings. The angle of the incident light (represented by both the light in the mirror and the shadow behind it) matches the exact angle of reflection (the reflected light shining on the table).
4.5-metre (15 ft) high acoustic mirror near Kilnsea Grange, East Yorkshire, UK, from World War I. The mirror magnified the sound of approaching enemy Zeppelins for a microphone placed at the focal point.

تُصنع معظم المرايا بوضع طبقة رقيقة للغاية من الفضة أو الألومنيوم على لوح زجاجي فائق النوعية. ويسند اللوح الزجاجي الطبقة الفلزية ويحمي سطحها الصقيل. وتكون الطبقة الفلزية لكثير من مرايا الأجهزة العلمية أمام الزجاج. ويمكن أن يعمل اللوح الفلزي الصقيل ـ بدون زجاج ـ عمل المرآة.

وتختلف الصور التي تعكسها المرآة باختلاف شكل المرآة. وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من المرايا. 1- المرايا المستوية 2- المرايا المحدَّبة 3- المرايا المقعَّرة.

الزجاج نفسه لا يعكس كثيراً. وحسب قوانين الانعكاس التي وضعها أوغسطين فرنل (1788-1827)، يُعطى عامل انعكاس كل سطح من الزجاج، في حالة الورود الناظمي للضوء، بالعلاقة الآتية:

في المرآة المستوية تكون الصورة عند المرآة، إلا أنها تبدو وكأنها تبعد خلفها نفس المسافة التي يبعدها الجسم أمامها. وفي المرآة العليا تساوي زاوية السقوط (أ) زاوية الانعكاس (ب). ولهذا السبب يجب أن تكون المرآة بنصف ارتفاع الشخص على الأقل لكي تعكس صورة كاملة له (المرآة السفلى).
7401-1.jpg

حيث: n قرينة انكسار الزجاج. وبما أن قرينة انكسار الزجاج العادي تساوي 1.5 تقريباً، فإن 4 في المئة من الضوء الوارد ينعكس على السطح الأول للوح الزجاجي الذي يستقبل الضوء، و4 في المئة على السطح الثاني. أما في حالة الورود المائل، فإن هذه النسبة تزداد ازدياداً صغيراً مع ازدياد ميل الأشعة، ثم تصل إلى 25 في المئة عند زاوية الورود (بين الشعاع الوارد والناظم على سطح المرآة) 70 درجة، ويكون الانعكاس كلياً تقريباً في حالة الورود المماسي (زاوية الورود قريبة من 90 درجة). لكن هذه الكمية من الضوء المنعكس غير كافية لإعطاء الأثر المطلوب من المرايا؛ ومن جهة أخرى، فإن الصورة تكون مضاعفةً بسبب الانعكاس على السطحين الأمامي والخلفي. من المناسب إذاً زيادة عامل انعكاس أحد السطحين بطليه بطبقة معدنية عاكسة، وعادةً ما يُطلى السطح الخلفي. إضافةً إلى ذلك، تتم حماية الطبقة المعدنية من الظروف المحيطة الخارجية بطبقة حماية إضافية.

بنية المرآة

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تاريخ

 
A sculpture of a lady looking into a mirror, India
 
Reflections in a spherical convex mirror. The photographer is seen at top right

كانت المرآة في العصور القديمة - أيام [[الإغريق والرومان - قرصاً معدنياً؛ أحد وجهيه مصقول صقلاً جيداً، وكانت أحياناً توجد بعض الرسوم على الوجه الخلفي. استمر ذلك حتى العصور الوسطى؛ حين بدأ استخدام المرايا الزجاجية، وكانت تُصنع بكميات كبيرة في البندقية ابتداءً من القرن السادس عشر، وكان الوجه الخلفي للزجاج يُغطى بطبقة رقيقة من القصدير ممزوجاً مع الزئبق، وبعد عام 1840 استبدلت بهذه الطبقة طبقة من الفضة. وقد تطورت صناعة المرايا الزجاجية إلى استخدام مرايا ثابتة كبيرة جزءاً من أثاث المنازل. كما استخدمت مرايا مفضضة صغيرة بكثرة في الشرق لتزيين الملابس وللديكور. وقد أعاد استخدام المرايا المعدنية اليدوية في الحرب العالمية الأولى إحياء صنع هذا النوع من المرايا. بعد ذلك استخدم الألمنيوم مادةً عاكسة؛ لأنه عاكس جيد مثل الفضة تقريباً، ولكنه أكثر مقاومةً للأكسدة.


المرايا المستوية

للمرايا المستوية أسطح مستوية. وتُعد معظم المرايا مرايا مستوية. ويُسمى الخط المتعامد على المرآة المستوية في أي نقطة انعكاسًا عموديًا ويرتطم الضوء بالمرآة بزاوية ما إلى الخط العمودي، تسمى زاوية السقوط. وينعكس الضوء بزاوية مساوية على الجانب الآخر من الخط العمودي. وتسمى هذه زاوية الانعكاس. وهاتان الزاويتان متساويتان دائمًا.

 
The Asian elephant can recognise its own reflection in a mirror

والصورة التي تتكون على المرآة المستوية، التي تبدو كأنها خلف المرآة، هي صورة تقديرية. كما أنها قائمة ـ أي أن طرفها الصحيح لأعلى ـ لكنها معكوسة من اليسار لليمين. وتكون الصورة في نفس حجم الجسم الذي تعكسه، وتبدو متعادلة البُعد من المرآة.

 
المرآة المحدبة كما هي مبينة في الرسم التوضيحي أعلاه، تنتج صورة قائمة أصغر بكثير من الجسم، وتبدو الصورة المكونة وكأنها خلف المرآة.
 
A dielectric coated mirror used in a dye laser. The mirror is over 99% reflective at 550 nanometers, (yellow), but will allow most other colors to pass through.

المرايا المحدَّبة

وهي تشبه الجزء المقوَّس من السطح الخارجي للجسم الكروي. وفي حالة إنارة المرآة المحدبة بأشعة متوازية من الضوء، فإن الضوء المنعكس يبدو وكأنه يأتي من نقطة خلف المرآة تسمى البؤرة. وتقع البؤرة في منتصف المسافة بين المرآة ومركز تقوس المرآة. وهو مركز الجسم الكروي الذي تشكل المرآة جزءاً منه.

تكون المرآة المحدبَّة صوراً تقديرية قائمة ومصغرة، أي أصغر من الأجسام التي تعكسها. وتوجد في كثير من السيارات مرايا رؤية خلفية محدَّبة تزوَّد بمجال رؤية أوسع مما تزوَّد به المرايا المستوية، إلا أن الأجسام المنعكسة تبدو أصغر مما هي عليه، وذلك لأنها مصغرة.

 
في المرآة المقعرة – أعلاه – مثل المستخدمة للحلاقة، يعتمد موقع وحجم الصورة [بالرمادي] على موقع الجسم [بالأسود] بالنسبة إلى بؤرة المرآة (ب) ومركز تقوسها (م). كما أن موقع الجسم يحدد ما إذا كانت الصورة حقيقية، أي مكونة أمام المرآة، أم تقديرية أي مكونة خلف المرأة.

المرايا المقعَّرة

وهي تشبه الجزء المقوس المجوف من السطح الداخلي للشكل الكروي. ويوجد كل من البؤرة ومركز البؤرة أمام المرآة. كما أن البؤرة بؤرة حقيقية، وذلك لأن أشعة الضوء المتوازية المرتطمة بالمرآة تتلاقى في هذه النقطة عند انعكاسها. وتستخدم أفران الطاقة الشمسية المرايا المقعرة لتركيز أشعة الشمس.

تكون الصورة التي تظهر على المرآة المقعرة صورة تقديرية، أو صورة حقيقية. وتتكون الصورة الحقيقية ـ بخلاف الصورة التقديرية ـ أمام المرآة، وتنتج بوساطة التقاطع الفعلي لأشعة الضوء المنعكسة. وتتحد خواص الصورة المكونة بوساطة المرآة المقعّرة عن طريق موقع الجسم الخاضع للانعكاس. وبالنسبة للجسم الموجود بين المرآة وبؤرتها، فإن الصورة تكون تقديرية وقائمة ومكبرة. ومن ناحية أخرى فإن الأجسام الموجودة خلْف البؤرة تنتج صورًا حقيقية. وقد تكون تلك الصور قائمة أو مقلوبة، ومكبرة أو مصغرة، بحسب موقع الجسم بالضبط.

 
A dielectric mirror used in lasers.

وتشمل المرايا المقعرة مرايا الحلاقة ومرايا الزينة. وعادة ما يُنتج نوعا المرايا المحدبة والمرايا المقعرة صورة مشوهة إلى حد ما.

 
A multi-facet mirror in the Kibble Palace conservatory, Glasgow, Scotland.

تقنيات طلاء المرايا

ـ التقنية القديمة: الطلي بالقصدير، بوضع الزجاج المصقول حديثاً على ورقة من القصدير بينها وبين الزجاج طبقة من الزئبق. يطرد الفائض من الزئبق، فيلتصق الملغم amalgame المتشكل بالزجاج التصاقاً جيداً، ثم توضع طبقة حماية من الورنيش.

ـ التقنية الحديثة: التفضيض، إن عملية الطلي بالقصدير طويلة لها أضرار بالصحة. لذلك استبدلت شيئاً فشيئاً - ابتداءً من عام 1835 - بالتفضيض، بعدما لاحظ الكيميائي الألماني فون ليبيگ von Liebig إرجاع ملح الفضة، المحلول في وسط أساس basique يؤدي إلى توضع طبقة من الفضة المعدنية الملتصقة. استخدمت مرجعات مختلفة:aldéhyde formique وحمض الطرطر وملح Seignette (طرطرات الصوديوم والبوتاسيوم)، وحالياً، يُستخدم السكر المعكوس (الجلوكوز) C6H12O6. يُحضر محلول الفضة في لحظة استخدامه من محلولين: الأول يحتوي - في اللتر الواحد - 500 غرام من نترات الفضة AgNO3 و800سم3 من ماءات الأمونيوم (d = 0.91) NH4OH، والآخر يحتوي الكمية نفسها من ماءات الأمونيوم و125 غراماً من الصود الكاوي NaOH. يُصب هذان المحلولان المركّزان، في 100لتر من الماء المقطر. أما المحلول المرجِع فيحتوي على 50 غراماً من السكر في لتر من الماء؛ يسبب الغليان مع 5 غرامات من حمض الكبريت و15سم3 من الكحول عكس interversion السكر. في أثناء المزج بنسبة 20سم3 من المحلول المرجع لكل لتر من المحلول المفضض؛ تترسب الفضة على الزجاج المُنظف بعناية والمعالج بكلور Stannem والمغسول بالماء المقطر. يتم التفضيض على سطح مستوٍ في حوض أو بالرذرذة pulvérisation للمحلولين في الوقت نفسه. لحماية هذه الطبقة، يُستخدم ورنيش مذاب في الكحول، يغطى بعد ذلك بطلاء مغرة ocre صفراء أو أكسيد الرصاص الأحمر. في حال استخدام المرآة في الأماكن شديدة الرطوبة (مثل الحمامات)؛ يتم أولاً توضيع طبقة من النحاس كهرليتياً على طبقة من الفضة.

لا يستخدم التفضيض إلا على الزجاج ذي النوعية الجيدة (زجاج «نوعية تفضيض»)، غير أن التطور الذي حدث في تصنيع زجاج النوافذ المستوي استواءً جيداً، أمكن من تفضيض هذه المادة الاقتصادية؛ ومع ذلك فإن المرايا التي نحصل عليها من هذه المواد تكون عادة ذات أبعاد صغيرة، أو تستعمل في الأثاث المنزلي العادي. أما بالنسبة إلى مرايا التلسكوبات وكشافات الضوء projecteurs فتوضع الطبقة المعدنية على الوجه الأمامي بطريقة التبخير المهبطي للألمنيوم في حجرة مخلاّة من الهواء.[1]

أنظر أيضاً

ابحث عن Mirror في
قاموس المعرفة.

المصادر

الموسوعة المعرفية الشاملة

فهرس

  • Mirror, Mirror: A History of the Human Love Affair with Reflection, Mark Pendergrast. Basic Books (2003). ISBN 0-465-05471-4 .
  • On reflection, Jonathan Miller, National Gallery Publications Limited (1998). ISBN 0-300-07713-0 .
  • The Mirror: A History, Sabine Melchior-Bonnet, Routledge, 2001, ISBN 0415924480

وصلات خارجية

  1. ^ خالد المصري. "خالد المصري". الموسوعة العربية.
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=مرآة&oldid=2510202"