الفيزياء

نشاط عملي يوّضح طريقة صنع مرآة ثنائية الاتجاه

2011 الضوء واللون

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مرآة ثنائية الاتجاه طريقة صنع مرآة ثنائية الاتجاه الفيزياء

الأهداف:

1- صنع مرآة ثنائية الاتجاه.

2- الجمع بين وجهك ووجه إنسان آخر.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– قطعة من الزجاج بمساحة قدم واحد مربع تقريباً (30 سم مربع)

– لوح من فيلم مايلر، يكفي لتغطية القطعة الزجاجية. تستطيع شراءه من أحد مخازن الخردوات كغطاء مانع للضوء الساطع من النوع الذي يستعمل على النوافذ

– شريط لاصق قماشي

– مصباحان كهربائيان

– قطع كبيرة من صلصال اللعب

– مساعد

 

خطوات العمل:

1– قم بتغطية أحد جانبي الزجاج بفيلم مايلر، وتأكد من أن الفيلم موضوع بشكلٍ مستو على الزجاج.

2- الصق الفيلم بحرص على أطراف اللوح الزجاجي بواسطة الشريط القماشي اللاصق. استخدم المزيد من هذا الشريط اللاصق لتغطية الأطراف الحادة من الزجاج.

3- أدخل قاعدة المرآة في الصلصال بحيث تقف بشكل قائم على الطاولة، وإذا لم يتوافر لديك صلصال اللعب، بإمكانك استخدام رزمة من الكتب الثقيلة مثبتة مع بعضها بواسطة حلقات من المطاط. عليك أن تتأكد من ثبات المرآة قبل أن تبعد يديك عنها.

4- ضع المصباحين على الطاولة، ثم اجعل الغرفة معتمة قدر الإمكان، وذلك من خلال إسدال الستائر وإطفاء كل الأنوار.

اجلس أنت ومساعدك على جانبي المرآة بحيث يقابل كل منكما الآخر. تبادلا الأدوار وذلك بإدارة زر الإنارة لتسليط الضوء على الوجه بينما تنظران إلى المرآة. حاولا في تلك التجربة إضاءة مصباح واحد في كل مرة، ثم جربا العملية بإنارة المصباحين في آن معاً.

 

بقليل من التدريب سيصبح بإمكانك استخدام المرآة ثنائية الاتجاه كي تجمع الوجهين معاً وتصنع وجهاً غريباً شبحي المظهر.

إن أسهل طريقة للقيام بذلك هي استخدام المصابيح التي يمكن تخفيت نورها عن طريق مفتاح التشغيل، وإذا لم يكن ذلك متيسراً أو لم تتوافر لديك وصلة خاصة بذلك بإمكانك استخدام مصباح الجيب الكهربائي.

كرر هذا النشاط ولكن في هذه المرة ابقِ كلا المصباحين منارين. انظرا الى المرآة بحيث يكون كل منكما في مواجهة الآخر بشكل مباشر.

 

بعد ذلك ينبغي لأحدكما أن يخفض الإنارة بصورة تدريجية (أو أن يبعد ضوء مصباح الجيب عن وجه الطرف الآخر ببطء).

سيرى الشخص في الجانب المظلم انعكاس صورته يتلاشى تدريجياً، بينما تظهر صورة الشخص الآخر على نحو أوضح.

 

قم بتعديل موضعك بحيث تكون عيناك وأنفك وفمك على اتساق واحد قدر الإمكان مع وجه الشخص الآخر، وإذا تابعت تعديل إنارة المصابيح سيكون بإمكانك مزج الوجهين معا.

وعندما يندمج الوجهان، حاولا فتح الفمين معا أو أن تحركا عينيكما في الوقت نفسه لتشاهدا كيف سيبدو الوضع عندئذ.

 

تحليل النشاط:

لا تختلف المرآة التي صنعتها بنفسك كثيراً عن غيرها من المرايا الموجودة في منزلك.

غير أنه على عكس تلك الأصناف من المرايا، هذه المرآة ثنائية الاتجاه.

والمقصود بذلك أن بعضاً من الضوء ينعكس في كل جانب من جانبي المرآة، بينما ينتقل الجزء الآخر من الضوء من خلال المرآة إلى الجانب الآخر.

 

إن المرآة في حمام منزلك تعكس كامل الضوء الذي يقع عليها، وقد تكون تلك المرآة مصنوعة من زجاج داخل طبقة رقيقة من الطلاء الفضي أو طلاء الألمنيوم من جهتها الخلفية، ويوجد خلف ذلك أيضاً طبقة من الخشب أو الجدار المثبتة عليه.

يأتي الضوء هنا من جانب واحد – الجانب الذي تنظر إليه – لذلك تستطيع أن ترى الأشياء الموجودة على ذاك الجانب من المرآة فقط.

 

أما المرآة ثنائية الاتجاه فتستطيع أن تكوّن صوراً منعكسة من الجانبين. والسبب هو عدم وجود جدار أو لوح خشبي خلف المرآة، ولذلك يتم انعكاس الضوء من جانبي المرآة.

وعلى عكس مرآة الحمّام التي تعكس كامل الضوء الواقع عليها فإن زجاج النافذة النظيف يسمح لكل الضوءالواقع عليه بالمرور.

وبمعنى آخر، فإن الضوء عبر. والمرآة ثنائية الاتجاه أيضاً تسمح بمرور الضوء، ولكن ليس الضوء بالكامل، حيث يرتد نصف الضوء الواقع على المرآة منعكساً إلى الناظر، بينما يمر النصف الآخر من الضوء مخترقاً المرآة نحو الشخص في الجانب الآخر من المرآة.

 

ما العمل إن لم أستطع الرؤية من خلال المرآة ثنائية الاتجاه؟

تختلف بعض أنواع فيلم ماير من حيث السماكة، لذلك قد تحتاج لأن تستخدم نوعاً أقل سماكة.

وقد يكون من الأفضل أن تقوم بالنشاط ليلاً كي تتمكن من أن تجعل الغرفة مظلمة حقاً. وتحقق من أن يكون وجهك مُناراً بالكامل بواسطة المصابيح.

وحاول أيضاً عدم تسليط الضوء على وجه الشخص الآخر.

 

انظر إلى الجانب الساطع

لابدّ أنك قد شاهدت في النشاط الرئيس انعكاساً لوجهك عندما كان مصباحك مناراً.

وعندما كان ضوء مصباح شريكك في الجانب الآخر مُطفأً لم يمر سوى القليل من الضوء إلى الطرف الآخر، وبهذا فإن كامل الضوء تقريباً الذي شاهدته في المرآة كان منعكساً من جانبك، ونتيجة لذلك فإن الشيء الوحيد الذي تمكنت من رؤيته كان انعكاس صورتك.

عندما كان ضوءك مطفأً وضوء شريكك مفتوحاً فلابدّ أنك شاهدت شيئاً مختلفاً تماماً.

ذلك لأن جانب المرآة من الجهة التي تجلس فيها كان مظلماً، ما أدى إلى انعكاس القليل من الضوء، لكن كمية أكبر من الضوء كانت تمر من الجانب الآخر، ولابدّ أنك شاهدت وجه شريكك في المرآة، ربما مع انعكاس ضعيف لوجهك ذاته.

 

ضوء خافت وضوء أكثر خفوتاً

عندما كان المصباحان في حالة تشغيل من الجانبين لعلك شاهدت انعكاس صورتك فقط، لكنك لابدّ أنك شاهدت أيضاً صورة باهتة للشخص الآخر، ولو كان لديك زر لتعتيم الإنارة وقمت بتعتيم الضوء لأصبحت صورة الشخص الآخر أكثر وضوحاً.

وفي نشاط المتابعة، عندما يتم تعتيم ضوء أحد المصباحين يصبح الضوء المنبعث من الجانب الساطع مرئياً في الجانب المظلم.

وإذا كان الفرق في شدة الإضاءة كبيراً فإن منظر الجانب الأكثر إضاءة وحده سيكون مرئياً، رغم أن الصورة الباهتة المنعكسة من الجانب المظلم قد تظل موجودة وستظهر صورة الناظر وحده على الجانب الساطع.

 

ولو أنك تابعت تجربتك لفترة كافية عن طريق أزرار تعتيم الإنارة أو مصباح الجيب فإنك تستطيع دمج وجهيكما معاً.

إن دماغك الذي يُحسن تمييز شكل الوجه سيأخذ صورة الوجهين ثم يدمجهما في وجه واحد – حتى ولو كانت ملامح الوجهين في حالة تغيّر مستمر.

 

سلوك المشتبه بهم

تُستخدم هذه المرايا، كتلك التي صنعتها، في مراكز الشرطة للكشف عن المجرمين عندما يُطلب من الضحايا التعرف إلى المجرم.

يقف المشتبه به مع عدد مختار من الأفراد العاديين داخل غرفة مضاءة بإنارة ساطعة وهم ينظرون إلى أنفسهم في المرآة.

 

وعلى الجانب الآخر في غرفة أقل إنارة، تقوم الضحية ورجال الشرطة بالنظر من خلال المرآة من دون أن يتكمن الأشخاص المصطفون من رؤيتهم.

ويترتب على عناصر الشرطة عدم فتح زر الإنارة داخل غرفتهم تجنباً لرؤية المشتبه به لمن يدلي بالدليل ضده.

 

المرآة على الجدار 

ترتبط الزاوية التي تسقط فيها حزمة الضوء على المرآة بشكل وثيق بزاوية حزمة الضوء المنعكسة.

إن الحزمة الضوئية التي تسير بزاوية 90 درجة (زاوية قائمة) باتجاه المرآة ستنعكس باتجاه الخلف بصورة مستقيمة.

والسبب في ذلك يكمن في أن زاوية السقوط (زاوية الحزمة الضوئية الواردة) تساوي دائماً زاوية الانعكاس ذاتها (زاوية الحزمة المنعكسة).

 

وتقاس زاوية السقوط من خط وهمي يقع عند زاوية 90 درجة بالنسبة للمرآة. ويسمي علماء الفيزياء هذا الخط بـ "خط التعامد".

ويمكن لحزمة ضوئية تسير بزاوية 20 درجة باتجاه خط التعامد أن تصنع حزمة ضوئية منعكسة بزاوية 20 درجة من الجانب الآخر لخط التعامد، وهذا يفسر سبب ارتداد صور المرآة من الخلف إلى الأمام.

ويكون الضوء المنعكس متطابقاً مع الضوء الوارد، باستثناء وقوعه على الطرف الآخر من خط التعامد.

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
Loading cart ⌛️ ...
إغلاق
إغلاق