مفهوم المرآة المقعرة:

المرآة المقعرة في الفيزياء هي مرآة منحنية شبه كروية مصنوعة إما في شكل مقطع من كرة فتسمى "مرآة كرية" أو في شكل قطع مكافيء دوراني تسمى "مرآة قطع مكافئ". أذا سقطت أشعة داخل هذه المرآة فإن الأشعة تنعكس على سطحها المقوس وتتجمع في نقطة تسمى "بؤرة". أو بالعكس إذا وضعنا مصباحا في بؤرة المرآة، فتنعكس الأشعة على سطح المرآة المقعرة وتخرج منها في شكل شعاع متوازي.

استخدامات المرآة المقعرة:

تستخدم المرآة المقعرة في الطب وفي صناعة المصابيح ومصابيح السيارات وتستخدم لبناء تلسكوبات للرصد.

تستخدم أنواع معدنية أخرى لاستقبال موجات التلفزة والرادار، ونعرفها "كطبق" أو "صينية" الاستقبال التلفزيوني. في هذه الحالة فهي تقوم بتجميع أشعة التلفاز الساقطة عليها والآتية من محطة التلفاز وتجمعها في نقطة حيث يوجد مضخم يكبرها ويدخلها إلى جهاز التلفاز لاستقبال الصورة والصوت.

أول من اهتم بالمرآة المقعرة:

اهتم أرشميدس بالمرآة المقعرة كما أجرى الحسن بن الهيثم من علماء العرب البحوث عليها وكتب عنها.

أنواع المرآه المقعرة:

تعمل المرآة المقعرة نفس عمل العدسة المحدبة ويستخدم منها نوعان:

1) النوع الكروي: وهو سهل الصنع ولكن الصورة الناشئة منها لا تكون صورة واضحة بسبب عدم تجمع الأشعة المتوازية والساقطة على قلب المرآة في نقطة واحدة، ولكنها تتجمع في عدة نقاط على محور المرآة، بحسب انعكاسات الضوء من "رأس" الكرة ومن أجزاء المرآة قريبا من الحافة. هذا العيب يسمى إزاغة كروية.

لذلك تصنع المرآة المقعرة في شكل ثاني يحتاج إلى دقة كبيرة في الصنع لأن سطحها يكون مشكلا في هيئة قطع مكافيء دوراني. عرف هذا الشكل للمرآة خلال القرن السابع عشر، وهو يتلافى تجمع الأشعة فيما يسمى الإزاغة الكروية، ويقوم بتجميع الأشعة المتوازية الساقطة على المرآة في نقطة واحدة، وهي البؤرة.

2) مرآة قطع مكافيء : المرآة في شكل قطع مكافئ تنعكس الأشعة الساقطة الموازية لمحور المرآة في البؤرة، ولكن تصنيع هذه المرآة يحتاج إلى بذل جهد أكبر عن صناعة المرآة الكرية.

المرآة الكروية:

يمكن من صناعة سطح كري القيام بوظيفة مرآة القطع المكافئ عندما يكون نصف قطر التكوير كبيرا، ويكفي هذا التقريب لاستخدامات كثيرة. ويسهل صناعة المرآة الكروية عن صناعة مرآة في شكل قطع مكافئ، بحيث أن المرآة الكرية تستغل في أحوال كثيرة.

تعتمد الخصائص البصرية للمرآة المقعرة على نصف قطر التكوير. فإذا وضعنا مصباحا في مركز تكوير المرآة فإن الاشعة المنعكسة من سطح المرآة تتجمع ثانيا عند نقطة وجود المصباح. ذلك لأن كل شعاع ساقط على سطح المرآة الكرية يكون ساقطا عموديا عليه فينعكس على نفسه، وتتجمع الأشعة المنعكسة ثانيا عند مركز التكوير.

وأما في حالة سقوط أشعة متوازية من مالانهاية على سطح المرآة الكرية فإنها تتجمع في البؤرة. تلك البؤرة تقع تقريبا عند نصف قطر التكوير. أي أن "البعد البؤري" للمرآة المقعرة يساوي نصف "نصف قطر التكوير".

ولكن الأشعة المجمعة من المرآة الكرية لا يكون تجمعها في نقطة واحدة بسبب الازاغة الكرية تتجمع الأشعة المنعكسة من حلقات مختلفة من المرآة كل منها في نقطة غير الأخري.

مما تتكون المرآة الكروية؟؟

لكل مرآة كروية عدة مكونات، وهي كما يأتي:

• قطب المرآة: هو مركز سطح المرآة.
• مركز تكور المرآة: هو مركز الكرة التي تعد المرآة جزءاً منها، ويأتي هذا المركز خلف المرآة المحدّبة، وأمام المرآة المقعرة.
• المحور الرئيسي للمرآة: يُطلَق عليه اسم المحور البصري، وهو عبارة عن الخطّ المستقيم الذي يصل بين قطب المرآة ومركزها.
• بؤرة المرآة: هي النّقطة التي تتجمّع عندها الأشعّة المنعكسة عند سقوط أشعّةٍ متوازيةٍ على سطح المرآة.
• البُعد البؤري للمرآة: هو المسافة الواقعة بين قطب المرآة وبُعدها البؤريّ، ويُعدّ جزءاً من المحور الرئيسيّ للمرآة.