المجال 10
البصريات
أشعة الضوء والمرايا والعدسات
تهتم البصريات بالضوء: كيف ينتشر في خطوط مستقيمة، وينعكس عن المرايا، وينكسر عندما ينفذ إلى الزجاج أو الماء. وتستخدم العدسات والمرايا هذه القواعد لتكوين الصور في الكاميرات والنظارات والتلسكوبات.
لمن يناسب هذا المجال
الأطفال الذين يحبون الألغاز المتعلقة بالزوايا والظلال، وكل من يشعر بالفضول تجاه النظارات والكاميرات وأقواس قزح.
ما ستتعلمه
- كيف ينتشر الضوء في صورة أشعة ويُكوِّن الظلال
- كيف تعكس المرآة الضوء: زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس
- لماذا ينحرف الضوء (الانكسار) عندما ينفذ إلى الزجاج أو الماء
- كيف تجمع العدسات الضوء أو تفرّقه، وكيف تكوّن الصور
أمثلة على التجارب
-
وجّه شعاعًا ضوئيًا نحو مرآة، وقِس الزاويتين قبل انعكاسه وبعده.
-
سلّط شعاعًا على قالب زجاجي، وراقب كيف يتغير اتجاهه.
-
حرّك عدسة على طول المقعد البصري، وابحث عن الموضع الذي تصبح فيه الصورة واضحة.
أشياء يمكنك بناؤها
-
بيريسكوب بمرآتين
-
ترتيب لعدسة مكبّرة
-
نموذج كاميرا بعدسة وشاشة
توضّح هذه الأمثلة نوع العمل في هذا المجال. وقد تختلف الدروس المنشورة عنها.
ما تبسّطه المحاكاة
- يُعامَل الضوء أساسًا على أنه أشعة (بصريات الأشعة)؛ أما التأثيرات الموجية مثل التداخل والحيود فهي خارج نطاق هذه الدروس.
- العدسات والمرايا هنا ذات أشكال مثالية؛ أما العدسات الحقيقية ففيها عيوب، وقد تُحدث تشوّشًا في الألوان.
كل محاكاة تبسّط الواقع، ومعرفة كيف تفعل ذلك جزء من تعلّم الهندسة.
الصلة بالمواد الدراسية
الفيزياء (الضوء)، والرياضيات (الزوايا والهندسة)، والأحياء (العين)، والفن والتصوير الفوتوغرافي
الصلة بالمجالات الأخرى
ترتبط البصريات بالدارات الكهربائية (مصادر الضوء والحسّاسات)، وبالهياكل والمواد (الزجاج والشفافية)، وبالروبوتات (الكاميرات وحسّاسات الضوء).
معلومة مفيدة
في عينك عدسة أيضًا: فهي تركّز الضوء على مؤخرة العين، كما تركّز عدسة الكاميرا الضوء على حسّاسها.