أجهزة انعكاس الضوء: كيف توجه المرايا الأشعة أو تجمعها؟

القانون الذي نطبقه عند كل مرآة

نرسم عند نقطة سقوط الشعاع خطًا عموديًا على السطح. زاوية السقوط تقاس بين هذا العمود والشعاع الوارد، وزاوية الانعكاس بين العمود والشعاع الخارج؛ وهما متساويتان. لا نخلطهما بالزاوية مع سطح المرآة. ^[1]

مثلًا، إذا صنع الشعاع الوارد زاوية 32 درجة مع سطح مستوٍ، كانت زاويته مع العمود 90−32=58°. تكون زاوية الانعكاس 58 درجة أيضًا، وزاوية الشعاع المنعكس مع السطح 32 درجة. هذا مثال حسابي جديد؛ كل مرة نغير فيها موضع السطح نعيد تحديد عموده.

والعمود ليس شعاعًا إضافيًا ولا يشترط أن يدخل الضوء عموديًا كي يحدث انعكاس. إنه خط هندسي نستخدمه لقياس الزوايا.

منظار بسيط: تغيير الطريق حول الحاجز

يمكن بناء نموذج هندسي من مرآتين مستويتين متوازيتين، كل منهما مائلة 45 درجة على المسار الأفقي. يصل شعاع أفقي إلى العليا فيتجه رأسيًا إلى أسفل، ثم تعيده السفلى إلى اتجاه أفقي نحو عين المشاهد. النتيجة تتبع قانون الانعكاس عند السطحين، كما يوضح الرسم الأصلي. ^[1]

نفترض في الرسم أن المرآتين بزاوية الميل نفسها. لذلك يكون المسار الخارج موازيًا للمسار الوارد وفي الاتجاه نفسه، لكنه أخفض منه. إذا غيرنا ميل إحدى المرآتين تغير المسار؛ مجرد وضع مرآتين داخل أنبوب لا يضمن وصول الضوء إلى العين.

هذا النموذج يوضح كيف ننقل خط النظر إلى مستوى آخر. المرايا المستوية وحدها لا تؤدي وظيفة عدسة تكبير، كما أن تتبع شعاع واحد لا يحسب اتساع الصورة أو كل الأشعة التي يقبلها الجهاز.

التلسكوب العاكس: جمع الأشعة وتكوين الصورة

يجمع التلسكوب ضوء الأجسام البعيدة ويركزه. في التلسكوب العاكس تقوم مرآة مقعرة بهذه الوظيفة، بينما يعتمد التلسكوب الكاسر على عدسة رئيسية. فوجود عدسة عينية في تلسكوب عاكس لا يجعله تلسكوبًا كاسرًا؛ التصنيف يتعلق بالعنصر الرئيسي الذي يجمع الضوء. ^[2]

في التصميم النيوتوني تدخل الأشعة إلى المرآة الرئيسية، فتنعكس متجهة نحو البؤرة. تعترضها مرآة ثانوية مائلة وتوجهها إلى جانب الجهاز حيث العدسة العينية. المرآة الرئيسية تجمع، والثانوية تغير الطريق؛ ليستا متبادلتين في الوظيفة. ^[3]

للرسم الداخلي مرآة رئيسية على شكل قطع مكافئ، تجمع حزمة موازية لمحورها نحو بؤرة واحدة في النموذج الهندسي المثالي. وقد تختلف تفاصيل المرايا ومساراتها في تصميمات أخرى؛ فلا ننسب الرسم النيوتوني إلى كل تلسكوب أو مرصد. ^[4]

العواكس الركنية: إعادة الضوء نحو الجهة التي جاء منها

في مقطع ثنائي الأبعاد، يعكس سطحان متعامدان شعاعًا يتفاعل مع كليهما إلى مسار موازٍ لوارده وفي الاتجاه المعاكس. وتوجد ترتيبات بثلاثة أسطح متعامدة للتطبيقات ثلاثية الأبعاد. هذا هو مبدأ العاكس الركني. ^[1]

يختلف الغرض هنا عن المنظار ذي المرآتين المتوازيتين: نريد رجوع الضوء نحو مصدره، لا نقله إلى عين على مستوى آخر. وقد تستعمل العواكس هذا المبدأ لإظهار ضوء مصباح قريب من موضع الراصد؛ لا يكفي عد المرايا لمعرفة وظيفة النظام.

هل كل مجهر أو جهاز بصري جهاز انعكاس؟

لا. يوضح النموذج الأساسي للمجهر المركب تكوين الصورة بعدسة شيئية ثم عدسة عينية. قد يحتوي جهاز معين مرايا لتوجيه الإضاءة، لكن ذلك لا يجعل الانعكاس تفسيرًا وحيدًا لعمل جميع المجاهر. الانكسار في العدسات وتوجيه الإضاءة بالمرايا وظيفتان مختلفتان. ^[5]

ابدأ بسؤالين عند قراءة أي رسم: أين يدخل الضوء وأين يخرج؟ ثم اسأل ما الذي يفعله كل عنصر بينهما. بهذه الطريقة لا ننسب التجميع إلى كل مرآة، ولا نسمي كل تغيير لاتجاه الضوء انعكاسًا.