آینه‌های کروی

آینه‌ها سطوح بازتابنده هستند که تصویر جسم نورانی قرار گرفته در جلوی خودشان را نشان می‌دهند، بسته به فاصله جسم از آینه مشخصات تصویر (مکان، وارونگی، برگردان جانبی و بزرگی) ممکن است متفاوت باشد. حال آن که آینه‌های کروی دارای مشخصات خاصی هستند که در این بخش به بررسی ویژگی‌های تصویر در این آینه‌ها می‌پردازیم.

آینه‌ی کروی آینه‌ایی است که سطح بازتابنده‌ی آن تخت نیست، بلکه یک سطح خمیده است. آینه‌های خمیده ممکن است نور را همگرا (متمرکز) و یا آن را واگرا (پخش کننده) منعکس نمایند. اگر سطح بازتابنده‌ی‌ آینه‌ی‌ خمیده به سمت بیرون باشد، به آن آینه‌ی کوژ می‌گوییم و اگر سطح درونی آینه باز تابنده و قسمت بیرونی آن نقره اندود باشد به آن آینه‌ی‌ کاو می‌گوییم.

بیشتر آینه‌های خمیده در اصل کروی‌اند (بخشی از رویه‌ی‌ یک کره‌اند)، ولی دیگر شکل‌های آن‌ها نیز در برخی ابزارهای نوری کاربرد دارد که پرکاربردترین آن‌ها بازتابنده‌های سهمی‌گون است. از این ابزار در تلسکوپ‌های بازتابی استفاده می‌شود. برای نشان دادن تصویر اجسام بسیار دور این گونه آینه‌ها نسبت به آینه‌های کروی از کارایی بیشتری برخوردارند.

مركز و کانون آینه (محور اصلی)

مرکز کره ایی را كه آینه قسمتی از آن است. مركز آینه (نقطه c) می‌نامند. خطی كه از مركز آینه و وسط آینه (نقطه‌ی S ) می‌گذرد، محور اصلی آینه نامیده می‌شود، قانون‌های بازتاب نور در مورد آینه‌های كروی هم به كار می‌رود. مركز آینه در آینه‌های مقعر در جلوی آینه و در آینه‌های محدب در پشت آینه واقع می‌شود.

تصویر حقیقی و تصویر مجازی

پرتوهای تابش و بازتابش از سطح آینه كه به چشم می‌رسند را پرتوهای حقیقی می‌گویند و تصویر حاصل از این پرتوها بر روی پرده تصویر حقیقی می‌باشد. مانند پرتوهایی كه پس از برخورد به آینه و بازتابش در نقطه‌ایی به هم می‌رسند. از امتداد پرتوهای واگرایی كه از سطح آینه بازتابش می‌شود (پرتوهای مجازی) تصویری مجازی در پشت آینه تشكیل می‌گردد كه نمی‌توان آن را روی پرده تشكیل داد.

آینه‌های مقعر

آینه‌ی کاو یا آینه‌ی مقعر یا همان آینه‌ی همگرا، آینه‌ای کروی است که بخش بیرونی آن نقره‌ای شده و بخش درونی آن که فرو رفته است و همچنین صیقلی و بازتابنده‌ی نور است. از این گونه آینه‌ها برای همگرا کردن نور استفاده می‌شود. آینه‌های کاو، بر خلاف آینه‌های کوژ، بسته به جایگاه جسم نسبت به آینه می‌توانند چندین تصویر متفاوت تولید کنند.

این نوع آینه شش نوع تصویر مختلف می‌تواند ایجاد کند و نوع تصویر بستگی به این دارد که ما جسم را در چه فاصله‌ایی از آینه قرار دهیم. پس در این آینه ما تصویر کوچک‌تر از جسم، بزرگ‌تر از جسم، هم اندازه با جسم، مجازی یا حقیقی، وارونه یا مستقیم می‌توانیم ایجاد می‌کنیم. از این آینه در آینه‌های دندان پزشکی، کوره‌های آفتابی، چراغ‌های پرنور جلوی ماشین‌ها و چراغ قوه‌ها استفاده می‌شود. با کمک این آینه خواهیم توانست مانند ذره بین تصویر خورشید را به صورت یک نقطه‌ی نورانی و سوزان به وجود آوریم که این نقطه را کانون آینه‌ی مقعر هم می‌گویند.

آینه‌های محدب

آینه‌ی محدب یک آینه‌ای کروی است که بخش بازتابنده و صیقل یافته‌ی آن رو به بیرون است و بخش درونی آن نقره اندود شده است. این گونه آینه‌ها نور را رو به بیرون پراکنده می‌کنند، به عبارت دیگر پرتوهای تابیده به آن‌ها به صورت واگرا در فضا بازتاب می‌شود. در نتیجه نمی‌توان از آن‌ها انتظار داشت تا تمرکز نور ایجاد کنند. این گونه آینه‌ها همیشه یک تصویر مجازی ایجاد می‌کنند چون کانون آن‌ها (F) و مرکز آینه (مرکز کره‌ای که آینه قطاعی از آن است(2F) هر دو نقاط مجازی‌اند و «درون» آینه می‌افتند و قابل دسترسی نیستند.

در نتیجه تصویر شکل گرفته با این آینه‌ها را نمی‌توان بر روی یک پرده نمایش نشان داد. تصویر این نوع آینه حقیقی نیست، بلکه مجازی ا‌ست و در درون آینه دیده می‌شود. اگر یک دسته پرتوی موازی با محور آینه‌ی کوژ با آن برخورد کند، به صورت واگرا بازتاب خواهد شد. به دلیل کوچک‌تر بودن تصویر در آینه محدب میدان دید آن (یعنی فضایی كه یک نفر در آینه، پشت سر خود را می‌بیند) بزرگ‌تر از سایر آینه‌هاست، لذا از آینه محدب در وسایل نقلیه، در پیچ تند جاده‌ها، فروشگاه‌های بزرگ و در بالای پلكان اتوبوس‌های دو طبقه استفاده می‌شود.

با دور شدن جسم از آینه محدب اندازه تصویر نیز کوچک‌تر می‌شود و برعكس، اما تصویر همیشه از جسم کوچک‌تر است.

در آینه محدب فاصله تصویر تا آینه همیشه کوچک‌تر ازf=r/2 است.

در آینه محدب فاصله تصویر تا آینه (q) همیشه کوچک‌تر از فاصله جسم تا آینه (p) است.

کاربردهای آینه‌های کروی

آینه‌ی محدب:

از این نوع آینه در ماشین‌ها استفاده می‌شود تا میدان دید راننده را وسیع کند و راننده بتواند فضای بیشتری از پشت سرخود را ببیند. سر پیچ‌های خطرناک نیز در بعضی جاده‌ها این نوع آینه به کار می‌رود.

در برخی خودپردازها از آینه‌ی کوژ برای امنیت فرد و اینکه بداند پشت سرش چه می‌گذرد استفاده می‌شود. برای همین کاربرد وسیله‌ی مانند این آینه‌ها ساخته شده است که بر روی نمایشگر رایانه‌های معمولی نصب می‌شود. بر دوربین برخی از گوشی‌های همراه یک آینه‌ی کوژ قرار دارد تا هنگامی که فرد می‌خواهد از خودش عکس بگیرد بتواند خود را ببیند و عکس دقیق‌تر باشد.

آینه‌ی مقعر: