کانون آینه کاو: نقطه‌ای که پرتوهای موازی پس از بازتاب در آن جمع می‌شوند.

کانون آینه کاو: نقطهٔ جادوی نور

نور، بازتاب و آینه‌های منحنی

نور در خط راست حرکت می‌کند. وقتی به یک سطح برخورد می‌کند، بازمی‌گردد که به این پدیده بازتاب³ می‌گوییم. آینه‌های تخت، تصویری با اندازهٔ برابر و پشت‌سری از ما نشان می‌دهند. اما اگر سطح آینه منحنی باشد، داستان جالب می‌شود. آینه‌های منحنی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• آینهٔ کاو (مقعر): سطح بازتابندهٔ آن به سمت داخل، مانند یک قاشق یا کاسه، فرو رفته است. این آینه‌ها نور را جمع می‌کنند.
• آینهٔ کوژ (محدب): سطح بازتابندهٔ آن به سمت بیرون برآمده است. این آینه‌ها نور را پخش می‌کنند.

در آینهٔ کاو، اگر پرتوهای نور موازی (مثل پرتوهای دور خورشید) به آن بتابند، طبق قانون بازتاب، همهٔ آن‌ها طوری بازمی‌تابند که در یک نقطهٔ مشترک در جلوی آینه جمع می‌شوند. این نقطهٔ جادویی، همان کانون اصلی آینه است.

ویژگی‌ها و رفتارهای آینه کاو

بسته به اینکه جسم نسبت به کانون کجا قرار گیرد، تصویر تشکیل‌شده توسط آینه کاو، ویژگی‌های مختلفی خواهد داشت. این ویژگی‌ها را می‌توان در جدول زیر خلاصه کرد:

به این فکر کنید که وقتی جلوی یک قاشق براق (که بخش داخلی آن یک آینه کاو کوچک است) قرار می‌گیرید، اگر خیلی نزدیک باشید، تصویری بزرگ و حق‌به‌جانب از چشمتان می‌بینید! این یعنی جسم (چشم شما) از کانون آن آینه کوچک نزدیک‌تر است.

از اجاق خورشیدی تا نورپردازی صحنه

توانایی آینه کاو در متمرکز کردن انرژی نورانی، کاربردهای زیادی ایجاد کرده است:

• اجاق‌ها و آبگرم‌کن‌های خورشیدی: این دستگاه‌ها از آینه‌های کاو بزرگ (یا مجموعه‌ای از آینه‌های تخت که شبیه یک آینه کاو بزرگ کار می‌کنند) استفاده می‌کنند تا پرتوهای خورشید را روی یک نقطه (مثلاً یک دیگ یا لوله) متمرکز کنند. انرژی متمرکز شده، دما را به شدت بالا می‌برد و برای پخت‌وپز یا گرم‌کردن آب استفاده می‌شود.
• چراغ قوه، پروژکتور و نورپردازی: لامپ در کانون یک آینه کاو قرار می‌گیرد. نور لامپ پس از بازتاب از آینه، به صورت پرتوهای تقریباً موازی و یک دسته نور قدرتمند خارج می‌شود. این اصل در چراغ‌های جلوی خودرو، چراغ‌قوه و نورپردازی صحنه‌های تئاتر به کار می‌رود.
• تلسکوپ‌های بازتابی: تلسکوپ‌هایی مانند تلسکوپ نیوتونی، از یک آینه کاو بزرگ به عنوان شیء اصلی استفاده می‌کنند. این آینه نور کم‌نور ستاره‌های دور را جمع‌آوری و در کانون متمرکز می‌کند و سپس یک آینه کوچک دیگر تصویر را به چشمی هدایت می‌کند.
• در پزشکی: پزشکان از آینه‌های کاو کوچک با دسته بلند (مثل آنچه دندانپزشک استفاده می‌کند) برای دیدن بهتر بخش‌های داخلی و کوچک بدن با نور متمرکز استفاده می‌کنند.

سوالات پرتکرار و اشتباهات رایج

پاورقی

¹کانون (Focus): نقطه‌ای که در آن پرتوهای نور موازی پس از عبور از یک عدسی یا بازتاب از یک آینه، به هم می‌رسند.

²آینه کاو (Concave Mirror): آینه‌ای با سطح بازتابندهٔ فرو رفته به سمت داخل که توانایی همگرا کردن پرتوهای نور را دارد.

³بازتاب (Reflection): برگشت نور از سطح یک جسم.

⁴آینه کوژ (Convex Mirror): آینه‌ای با سطح بازتابندهٔ برآمده به سمت بیرون که پرتوهای نور را واگرا می‌کند.

⁵فاصله کانونی (Focal Length): فاصله بین کانون اصلی و سطح آینه (یا مرکز عدسی).

⁶تصویر واقعی (Real Image): تصویری که از تلاقی واقعی پرتوهای نور تشکیل می‌شود و می‌توان آن را روی پرده نمایش داد.

⁷تصویر مجازی (Virtual Image): تصویری که از امتداد پرتوهای نور به وجود می‌آید و روی پرده تشکیل نمی‌شود، بلکه فقط در آینه دیده می‌شود.