به وسیله ی آینه های استوانه ای می توانید همان طور که دیگران شما را می بینند ، خود را ببینید

 

یک آینه ی تخت تصویری مستقیم ولی با چپ و راست معکوس به شما می دهد . یک آینه ی استوانه ای می تواند تصویری وارونه و بدون جابجایی در چپ و راست کردن تصویر بسازد . تصویری که شما در آینه ی استوانه ای می بینید به موقعیت آینه و فاصله ی شما نسبت به آینه بستگی دارد ... .

آزمایش آینه ی استوانه ای   
(cached)

به وسیله ی آینه های استوانه ای می توانید همان طور که دیگران شما را می بینند ، خود را ببینید 
 

یک آینه ی تخت تصویری مستقیم ولی با چپ و راست معکوس به شما می دهد . یک آینه ی استوانه ای می تواند تصویری وارونه و بدون جابجایی در چپ و راست کردن تصویر بسازد . تصویری که شما در آینه ی استوانه ای می بینید به موقعیت آینه و فاصله ی شما نسبت به آینه بستگی دارد . 

وسایل مورد نیاز 
یک ورقه ی آلومینیمی به ابعاد 22×28 سانتی متر 
یک ورقه ی شفاف 
ورقه ی محکمی برای پشت آلومینیم 

شرح آزمایش 
ورقه ی محکمی پشت صفحه ی آلو مینیومی قرار داده و هر دو را درون ورقه ی شفافی قرار دهید . آلومینیوم را خم کرده بطوری که بخشی از استوانه را تشکیل دهد . وقتی شما ورقه ی آلومینیومی را خم کردید مطمئن شوید که دو طول بلند آن با محور استوانه موازی است . 
آینه ی استوانه ای را طوری نگه دارید تا طول بلند آن افقی قرار گیرد و وقتی آن را خم می کنید ، به آینه نگاه کنید . اگر در مکان مناسبی قرار بگیرید ، می توانید تصویر خود را بطور واضح ببینید . سپس با نزدیک و دور شدن به آینه ببینید که چطور تصویرتان تغییر می کند . وقتی شما به اندازه ی کافی از آینه دور شوید ، تصویرتان وارون می شود . 
چشم راست خود را ببندید . کدام چشم در تصویرتان بسته می شود ؟ ممکن است چشم راست تصویر یا چشم چپ آن بسته شود که این به فاصله ی شما از آینه بستگی دارد . وقتی که شما به اندازه ی کافی به تصویر نزدیک هستید و تصویرتان مستقیم است ، چشم چپ تصویر بسته می شود و وقتی تصویر وارون است ، چشم راست تصویر بسته است . 
حال آینه ی استوانه ای را بچرخانید ،، بطوری که محور بلند آن عمودی باشد . سپس با نزدیک و دور شدن به آینه ببینید که چطور تصویرتان تغییر می کند . چشم راست خود را ببندید و ببینید که تصویر چه واکنشی می دهد . وقتی که شما نزدیک آینه هستید ، چشم چپ تصویر بسته می شود و وقتی از آینه دور می شوید چشم راست تصویر بسته می شود . 

چه اتفاقی در حال وقوع است؟ 
شما اطرافتان را می بینید زیرا نور به درون چشمتان می آید ، بطور مثال ، شما این نوشته هارا می بینید ، زیرا نوری که از این نوشته ها باز تاب می شود ، بدرون چشمتان می آید و روی شبکیه ی چشمتان تصویری می سازد . 

وقتی که شما تصویری از اطرافتان برای خود می سازید ، شما فرض می کنید که نوری که به چشمتان می رسد مسیر مستقیمی طی کرده است ، تا به شما برسد . اما آینه ها مسیر نور را عوض می کنند ، وبا روش سازمان یافته ای آن را باز می تابانند . وقتی که شما به آینه نگاه می کنید ، شما تصویر خود را می بینید ، زیرا نوری که از صورتتان منعکس شده به آینه برخورد کرده ، و به درون چشمتان باز گشته است . چشم و مغزتان تصوّر می کنند که نور مسیر مستقیمی طی کرده تا به چشمتان برسد ، بنابر این شما تصویر صورتتان را پشت یا جلوی آینه می بینید . 
 


آنچه که شما در آینه می بینید به این بستگی دارد که نور چگونه از آینه بازبتابد و چگونه به چشم شما وارد شود. وقتی که نور به آینه برمی خورد ، درست در همان مسیری خواهد رفت که اگر توپی به آینه می خورد آن مسیر را طی می کرد . وقتی که شما توپی را مستقیم به طرف آینه ی تختی پرتاب کنید ، درست در همان مسیر بر خواهد گشت و اگر آینه خمیده باشد ، در نتیجه توپ با زاویه ای به آینه بر خورد کرده و با زاویه ای باز می گردد. 
وقتی شما به آینه ی تختی می نگرید ، تصویرتان مستقیم است . نوری که از موهایتان می آید با زاویه ی کمی به آینه می خورد و سپس از بالا وارد چشمتان می شود ، و برای همین است که شما موهایتان را بالای سرتان می بینید ، و تصورتان مستقیم است. 


وقتی که شما به آینه ی استوانه ای که محور آن افقی است بطوری نگاه می کنید ، که به اندازه ی یک متر یا بیشتر با آن فاصله داشته باشید ، تصویرتان وارون خواهد شد و این به این خاطر است که نوری که از موهای شما می آید و به آینه برخورد می کند از پایین به چشم شما وارد می شود . 


 
برای اینکه بفهمید نور با چه زاویه ای وارد چشمتان می شود ، بدانید که چشمها و مغز شما باید تصویر صورتتان را وارون و کمی نزدیک به آینه ببینند . 
همانطور که همه می دانند ، آینه ی تخت جای چپ و راستتان را عوض می کند ( به اصطلاح معکوس است) . چگونه این کار را انجام می دهد؟ فرض کنید که شما مقابل کسی ایستاده اید . اگر گوش راستتان بطرف شرق باشد ، گوش چپ طرف مقابلتان بطرف شرق خواهد بود . حال به جای اینکه روبروی کسی بایستید فرض کنید مقابل آینه ی تختی قرارگرفتید ، بطوری که گوش راستتان بطرف شرق است . نوری که از گوش راستتان به آینه می خورد، از طرف شرق به چشمتان وارد می شود . ولو اینکه آن گوش شما که به سمت شرق است همان گوشی باشد که در تصویرنیز به سمت شرق است ، گوش راستتان گوش چپ تصویر خواهد بود . 
حال به آینه ی استوانه ای با محور عمود ، بنگرید و با فاصله ای کمتر از یک فوت از آن بایستید . دوباره گوش راستتان را بطرف شرق قرار دهید . نوری که از گوش راستتان به آینه می خورد از طرف غرب وارد چشمتان می شود . نوری که از گوش راستتان می آید طوری ظاهر می شود که از گوش راست تصویرمی آید . در این حالت ، شما همانطوری خود را می بینید که دیگران شما را می بینند . فقط شما تصویرتان را کمی نزدیک به آینه می بینید . 
ضمیمه 
در اینجا یک سؤال ماهرانه مطرح می شود : " اگر که آینه ی تخت ، تصویر را چپ و راست می کند ( معکوس می کند) چرا آنرا وارون نمی کند ؟ " 
جواب این که چرا تصویر بیرونی و درونی می شود این است که نوری که به درون آینه می آید، از آینه خارج می شود. این واژگونی جای بالا و پایین را عوض نخواهد کرد ، و فقط آن را چپ و راست می کند . ببینید که تصویر دست درشکل زیر ، دست راست است یا چپ ؟ شما نمی توانید بگوید مگر اینکه بدانید شست آن بطرف درون است یا بیرون . در نتیجه چپ و راست بودن به درون یا بیرون بودن بستگی دارد .
    





مقایسه تصویرهای تشکیل شده از آینه های تخت، استوانه ای ( مقعر ) و کروی ( مقعر ) 

اهداف
نشان دادن این که تمام آینه ها تصویر را از جلو به عقب وارون می کنند. و این که وارونی جانبی ( راست به چپ ) که در آینه های تخت دیده می شود نتیجه وارونی جلو به عقب است. 
توصیف آینه های تخت، استوانه ای و مقعر در قالب تحدب حول محورهای افقی و عمودی 
تشخیص این که چشم ها در یک محور افقی و پیشانی و چانه در یک محور عمودی قرار گرفته اند. 
کمک به دانش آموزان برای این که تشخیص دهند وارونی های راست به چپ و بالا به پایین هم زمان انجام می گیرد و فقط در آینه های مقعر اتفاق می افتد. 
فهمیدن این که وارونی های چپ به راست ( و وارونی های بالا به پایین ) وقتی اتفاق می افتد که محور شیء موازی محور تحدب آینه باشد و این که وقتی محور شیء در امتداد محور آینه خطی است، وارونی چپ به راستی روی نمی دهد. 
وسایل لازم
آینه تخت 
آینه استوانه ای 
آینه مقعر با فاصله کانونی کوتاه
آینه استوانه ای را می توانید با چسباندن یک ورقه ی نازک و براق آلومینیومی داخل یک استوانه ی مقوایی ( مثلا لوله خالی دستمال یا هر استوانه دیگری ) بسازید. 

 
این تمرین را می توان مقدمه یا مروری بر تصاویر آینه ها دانست. 
برای اینکه در تشخیص و نام گذاری چپ و راست موقع مشاهده تصاویر در آینه، گیج نشوید بهتر است یک محور افقی تعریف کنید. یکی از اشیای داخل اتاق مثل لبه در یا پنجره را به عنوان مبدا آن انتخاب کنید و چپ و راست را با توجه به آن بسنجید. 
یک آینه تخت بیاورید. از دانش آموزان بخواهید تصویر دست چپشان را ببینند. از آنها بپرسید آیا تصویر معکوس شده؟ اغلبشان پاسخ می دهند که تصویر از چپ به راست معکوس شده. بعد ازشان بپرسید که تصویر به پایین هم معکوس شده؟ به تنوع پاسخهایشان توجه کنید و بگذارید کمی با این سوال کلنجار بروند. 
یک آینه تخت بردارید. از دانش آموزان بخواهید، روی چشمشان را که طرف دیوار است، بگیرند. از آنها بپرسید روی کدام چشمشان در آینه گرفته شده ( چشمی که طرف دیوار است یا چشمی که طرف پنجره است. ) این را هم بپرسید که تصویر از بالا به پایین هم معکوس شده؟ دانش آموزان را راهنمایی کنید که آینه را 90 درجه بچرخانند، همان مشاهدات را انجام دهند و همان سوالات را پاسخ دهند. 
یک آینه استوانه ای مقعر بردارید و موارد تمرین شماره 4 را تکرار کنید و همان سوال ها را بپرسید. 
آینه کروی مقعر بردارید و موارد تمرین شماره 4 را تکرار کنید. همان سوال ها را بپرسید. 
مشاهدات دانش آموزان را خلاصه کنید و روی تخته سیاه بنویسید و به بچه های کلاس کمک کنید تا مشاهدات را توضیح دهند. 
ارزشیابی

مشاهدات آینه استوانه ای را می توان با مشاهده تصویر دو فلش رنگی که با زاویه 90 درجه یکدیگر را قطع کرده اند، گسترش داد. از دانش آموزان بخواهید شیء را تا 90 درجه بچرخانند و مشاهده کنند که چه اتفاقی برای تصویر می افتد. از آنها بخواهید آینه را تا 90 درجه بچرخانند و این بار مشاهده کنند چه اتفاقی برای تصویر می افتد

امید است این تحقیق برای شما مفید واقع شده باشد .
در ضمن برای دیدن مطالب بیشتر درباره ی فیزیک به وبلاگ من مراجعه کنید .