Fislab
الرئيسية / الدروس / المرايا الكروية

🔍 المرايا الكروية

Spherical Mirrors
⏱️ 70 دقيقة 📂 الضوء والأمواج 🎯 مستوى متوسط

🎯 نواتج التعلم

🎯 Learning Outcomes

بعد دراسة هذا الدرس ستكون قادرًا على أن:

After this lesson you will be able to:

  1. تفرّق بين المرآة المقعرة والمحدبة وتحدد السطح العاكس في كلٍّ منهما.Distinguish a concave from a convex mirror and identify the reflecting surface of each.
  2. تعرّف مركز التكور \(C\) والقطب \(P\) والمحور الأساسي والبؤرة \(F\) وتستعمل \(f=\dfrac{R}{2}\).Define the centre of curvature \(C\), the pole \(P\), the principal axis and the focus \(F\) and use \(f=\dfrac{R}{2}\).
  3. ترسم الأشعة الثلاثة المميزة وتعيّن موضع الصورة وصفاتها في كل موضع للجسم.Draw the three principal rays and locate the image and its properties for every position of the object.
  4. تطبّق معادلة المرآة \(\dfrac{1}{x_o}+\dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{f}\) والتكبير \(M=-\dfrac{x_i}{x_o}\) بقاعدة الإشارات الصحيحة.Apply the mirror equation \(\dfrac{1}{x_o}+\dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{f}\) and the magnification \(M=-\dfrac{x_i}{x_o}\) with the correct sign convention.
  5. تفسّر استعمال المرايا المقعرة والمحدبة في الحياة اليومية.Explain the use of concave and convex mirrors in everyday life.

🔍 ما المرايا الكروية؟

🔍 What Are Spherical Mirrors?

المرآة الكروية هي جزء من سطح كرة أحد وجهيها عاكس. تختلف عن المرآة المستوية في أن سطحها منحنٍ، فتغيّر اتجاه الأشعة المنعكسة بحسب موضع سقوطها فتجمعها أو تفرّقها. وتنقسم إلى نوعين بحسب أي وجه هو العاكس:

A spherical mirror is a part of the surface of a sphere with one face reflecting. It differs from a plane mirror in that its surface is curved so it changes the direction of the reflected rays according to where they hit it, either gathering them or spreading them. There are two types according to which face reflects:

a plane mirror compared with concave and convex mirrors

مرآة مستوية ومرآة مقعرة ومرآة محدبة: الصورة في كل منها مختلفة.

A plane, a concave and a convex mirror: the image differs in each.

a mirror as a part of a glass sphere

المرآة جزء من كرة: المرايا المقعرة (يسار) والمحدبة (يمين) من الكرة الأصلية ذات المركز C.

The mirror is a part of a sphere: the concave mirror (left) and the convex mirror (right) from the original sphere with centre C.

النوعTypeالسطح العاكسReflecting surfaceتأثيره في الأشعة المتوازيةEffect on parallel raysاسم آخرOther name
المرآة المقعرةConcave mirrorالسطح الداخلي (المنحني إلى الداخل)the inner surface (curved inwards)تجمعها (بؤرة حقيقية)gathers them (a real focus)مرآة لامّة (مجمّعة)a converging mirror
المرآة المحدبةConvex mirrorالسطح الخارجي (المنتفخ نحو الجسم)the outer surface (bulging towards the object)تفرّقها (بؤرة وهمية)spreads them (a virtual focus)مرآة مفرّقةa diverging mirror
a concave mirrora convex mirror

📍 مصطلحات المرآة الكروية

📍 Terms of a Spherical Mirror

📘 المصطلحات الأربعة

📘 The four terms

the pole of a mirror

القطب P نقطة منتصف السطح العاكس.

The pole P, the midpoint of the reflecting surface.

the principal axis through P and C

المحور الأساسي يمر بالقطب P ومركز التكور C.

The principal axis through the pole P and the centre of curvature C.

parallel rays meeting at the focus of concave and convex mirrors

الأشعة الموازية للمحور: في المقعرة تتلاقى الأشعة المنعكسة في F (حقيقية)، وفي المحدبة تتباعد وتلتقي امتداداتها خلف المرآة في F (وهمية).

Rays parallel to the axis: in the concave mirror the reflected rays meet at F (real); in the convex mirror they diverge and their extensions meet behind the mirror at F (virtual).

📘 العلاقة بين \(f\) و\(R\)

📘 The relation between \(f\) and \(R\)

\[f=\dfrac{R}{2}\]

لماذا تقع البؤرة في منتصف المسافة بين \(P\) و\(C\)؟

Why is the focus midway between \(P\) and \(C\)?

يسقط شعاع موازٍ للمحور قريب منه على المرآة عند نقطة \(M\). الخط \(CM\) هو العمودي على المرآة عند \(M\)، فزاوية السقوط تساوي الزاوية بين الشعاع والعمودي، وزاوية الانعكاس تساويها، فيتكوّن مثلث \(CFM\) متساوي الساقين (\(FC=FM\)). وللأشعة القريبة من المحور \(FM\approx FP\)، فيكون \(FC\approx FP\) أي أن \(F\) في منتصف \(CP\): \(f=\dfrac{R}{2}\). وتصح العلاقة للأشعة القريبة من المحور فقط.

A ray parallel to the axis and close to it hits the mirror at a point \(M\). The line \(CM\) is the normal to the mirror at \(M\), so the angle of incidence equals the angle between the ray and the normal and the angle of reflection equals it, making the triangle \(CFM\) isosceles (\(FC=FM\)). For rays close to the axis \(FM\approx FP\), so \(FC\approx FP\), that is \(F\) is midway along \(CP\): \(f=\dfrac{R}{2}\). The relation holds for rays close to the axis only.

⭐ 1

مرآة كروية نصف قطر تكورها \(36\ \mathrm{cm}\). بعدها البؤري:

A spherical mirror has a radius of curvature of \(36\ \mathrm{cm}\). Its focal length is:

A\(36\ \mathrm{cm}\)\(36\ \mathrm{cm}\)
B\(18\ \mathrm{cm}\)\(18\ \mathrm{cm}\)
C\(72\ \mathrm{cm}\)\(72\ \mathrm{cm}\)
D\(9\ \mathrm{cm}\)\(9\ \mathrm{cm}\)
الحل
\(f=\dfrac{R}{2}=\dfrac{36}{2}=18\ \mathrm{cm}\)
✅ \(18\ \mathrm{cm}\).
Solution
\(f=\dfrac{R}{2}=\dfrac{36}{2}=18\ \mathrm{cm}\)
✅ \(18\ \mathrm{cm}\).

➡️ مسار الأشعة في المرايا الكروية

➡️ The Path of Rays in Spherical Mirrors

لتحديد موضع الصورة نرسم شعاعين على الأقل من الأشعة الثلاثة المميزة الصادرة من رأس الجسم؛ فحيث تتقاطع الأشعة المنعكسة (أو امتداداتها) تقع صورة رأس الجسم. وجميع الأشعة، المميزة وغيرها، تحقق قانون الانعكاس:

To locate the image we draw at least two of the three principal rays from the head of the object; where the reflected rays (or their extensions) cross lies the image of the head of the object. All rays, principal or not, obey the law of reflection:

📘 الأشعة الثلاثة المميزة

📘 The three principal rays

  1. شعاع موازٍ للمحور الأساسي ⇐ ينعكس مارًّا بالبؤرة (أو يبدو أن امتداده يمر بها).A ray parallel to the principal axis ⇒ is reflected through the focus (or its extension seems to pass through it).
  2. شعاع مارٌّ بالبؤرة (أو متجه نحوها) ⇐ ينعكس موازيًا للمحور الأساسي.A ray through the focus (or heading towards it) ⇒ is reflected parallel to the principal axis.
  3. شعاع مارٌّ بمركز التكور (أو متجه نحوه) ⇐ يسقط عموديًّا على المرآة فيرتدّ على نفسه.A ray through the centre of curvature (or heading towards it) ⇒ hits the mirror along the normal so it is reflected back on itself.
the principal rays in concave and convex mirrors

الأشعة المميزة في المرآة المقعرة (أعلى) والمحدبة (أسفل).

The principal rays in the concave mirror (top) and the convex mirror (bottom).

لماذا يكفي شعاعان؟ وما فائدة الثالث؟

Why are two rays enough? And what is the use of the third?

كل نقطة من الجسم ترسل عددًا لا نهائيًّا من الأشعة، وكلها تتلاقى بعد الانعكاس في نقطة واحدة هي صورة تلك النقطة. لذلك يكفي أي شعاعين لتحديدها، ويُستعمل الثالث للتحقق من صحة الرسم: إن مرّ بالنقطة نفسها فالرسم صحيح. وإذا لم تتلاقَ الأشعة المنعكسة نفسها فإننا نمدّها إلى الخلف بخطوط متقطعة لتتقاطع خلف المرآة: صورة وهمية.

Every point of the object sends an infinite number of rays and after reflection they all meet at one point, the image of that point. Any two rays are therefore enough to find it and the third is used to check the drawing: if it passes through the same point the drawing is right. If the reflected rays themselves do not meet we extend them backwards with dashed lines so they cross behind the mirror: a virtual image.

🧪 تجربة 1: ارسم الصورة بالأشعة الثلاثة بنفسك

🧪 Experiment 1: Draw the image with the three principal rays yourself

اختر نوع المرآة، ثم اسحب رأس الجسم (النقطة الدائرية) يمينًا ويسارًا لتغيير بعده \(x_o\) وإلى الأعلى والأسفل لتغيير طوله. تُرسم الأشعة الثلاثة المميزة: ① موازٍ للمحور ينعكس مارًّا بالبؤرة، ② مارٌّ بالبؤرة ينعكس موازيًا للمحور، ③ مارٌّ بمركز التكور يرتد على نفسه. الخط المتصل شعاع حقيقي، والمتقطع امتداده خلف المرآة (صورة وهمية). ثم جرّب التحدي. (لا شيء يتحرك إلا بتحريكك.)

Choose the type of mirror, then drag the head of the object (the round point) left and right to change its distance \(x_o\) and up and down to change its height. The three principal rays are drawn: ① parallel to the axis, reflected through the focus, ② through the focus, reflected parallel to the axis, ③ through the centre of curvature, reflected back on itself. A solid line is a real ray and a dashed one is its extension behind the mirror (a virtual image). Then try the challenge. (Nothing moves unless you move it.)

12
30
8
\(x_i\) (cm)\(x_i\) (cm)—
التكبير \(M\)Magnification \(M\)—
طول الصورة \(h_i\) (cm)Image height \(h_i\) (cm)—
صفات الصورةImage properties—


🖼️ صفات الصورة في كل موضع للجسم

🖼️ Properties of the Image for Every Position of the Object

الصورة الحقيقية تتكوّن من تلاقي الأشعة المنعكسة فعلًا فتقع أمام المرآة ويمكن استقبالها على شاشة، وتكون مقلوبة. الصورة الوهمية تتكوّن من تلاقي امتدادات الأشعة فتقع خلف المرآة ولا تُستقبل على شاشة، وتكون معتدلة. نضع الجسم في مواضع مختلفة أمام المرآة المقعرة:

A real image is formed by the actual meeting of the reflected rays, so it lies in front of the mirror, can be received on a screen and is inverted. A virtual image is formed by the meeting of the extensions of the rays, so it lies behind the mirror, cannot be received on a screen and is upright. We place the object in different positions in front of the concave mirror:

موضع الجسمObject positionموضع الصورةImage positionالصفاتProperties
أبعد من \(C\) (\(x_o\gt 2f\))beyond \(C\) (\(x_o\gt 2f\))بين \(F\) و\(C\)between \(F\) and \(C\)حقيقية، مقلوبة، مصغرةreal, inverted, diminished
عند \(C\) (\(x_o=2f\))at \(C\) (\(x_o=2f\))عند \(C\)at \(C\)حقيقية، مقلوبة، مساوية للجسمreal, inverted, same size
بين \(C\) و\(F\) (\(f\lt x_o\lt 2f\))between \(C\) and \(F\) (\(f\lt x_o\lt 2f\))أبعد من \(C\)beyond \(C\)حقيقية، مقلوبة، مكبرةreal, inverted, enlarged
عند \(F\) (\(x_o=f\))at \(F\) (\(x_o=f\))في اللانهايةat infinityلا تتكون صورة (أشعة منعكسة متوازية)no image (parallel reflected rays)
بين \(F\) والقطب \(P\) (\(x_o\lt f\))between \(F\) and the pole \(P\) (\(x_o\lt f\))خلف المرآةbehind the mirrorوهمية، معتدلة، مكبرةvirtual, upright, enlarged
المرآة المحدبة: أي موضعa convex mirror: any positionخلف المرآة بين \(P\) و\(F\)behind the mirror between \(P\) and \(F\)وهمية، معتدلة، مصغرة دائمًاalways virtual, upright, diminished
three cases of image formation

ثلاث حالات: جسم بين F والقطب في مقعرة، جسم أبعد من C في مقعرة، وجسم أمام مرآة محدبة.

Three cases: an object between F and the pole in a concave mirror, an object beyond C in a concave mirror and an object in front of a convex mirror.

the three cases with the nature of each image

الحل: وهمية معتدلة مكبرة، حقيقية مقلوبة مصغرة، وهمية معتدلة مصغرة.

The answer: virtual upright enlarged, real inverted diminished, virtual upright diminished.

كيف أتذكّر الجدول؟

How to remember the table?

⭐ 2

وُضع جسم أمام مرآة فبقيت الصورة معتدلة مهما تغير بعد الجسم. المرآة:

An object is placed in front of a mirror and the image stays upright whatever the object distance. The mirror is:

Aمقعرة فقطconcave only
Bمقعرة أو مستويةconcave or plane
Cلا توجد مرآة بهذه الصفةthere is no such mirror
Dمحدبة أو مستويةconvex or plane
الحل
المقعرة تعطي صورة مقلوبة حين يكون الجسم أبعد من البؤرة؛ أما المحدبة والمستوية فصورتهما معتدلة دائمًا.
✅ محدبة أو مستوية.
Solution
The concave mirror gives an inverted image when the object is beyond the focus; the convex and the plane mirrors always give upright images.
✅ convex or plane.
⭐ 3

جسم عند مركز تكور مرآة مقعرة. صورته:

An object is at the centre of curvature of a concave mirror. Its image is:

Aحقيقية مقلوبة مساوية للجسمreal, inverted and the same size as the object
Bحقيقية مقلوبة مكبرةreal, inverted and enlarged
Cوهمية معتدلة مساوية للجسمvirtual, upright and the same size
Dلا تتكون صورةno image forms
الحل
\(x_o=2f\Rightarrow x_i=2f,\ M=-1\)
✅ حقيقية مقلوبة مساوية للجسم.
Solution
\(x_o=2f\Rightarrow x_i=2f,\ M=-1\)
✅ real, inverted, same size.
⭐ 4

جسم عند البؤرة أمام مرآة مقعرة. الصورة:

An object is at the focus in front of a concave mirror. The image:

Aحقيقية مقلوبة مكبرة جدًّاis real, inverted and very enlarged
Bوهمية معتدلة مكبرةis virtual, upright and enlarged
Cلا تتكون صورة (تنعكس الأشعة متوازية)does not form (the rays are reflected parallel)
Dحقيقية معتدلةis real and upright
الحل
عند \(x_o=f\) يكون \(\dfrac{1}{x_i}=0\) أي \(x_i\to\infty\): تخرج الأشعة المنعكسة متوازية فلا تتقاطع.
✅ لا تتكون صورة.
Solution
At \(x_o=f\) we get \(\dfrac{1}{x_i}=0\) that is \(x_i\to\infty\): the reflected rays emerge parallel so they never cross.
✅ no image forms.
⭐ 5

وُضع جسم أمام مرآة فظهرت له صورة أكبر من الجسم. المرآة:

An object is placed in front of a mirror and an image larger than the object appears. The mirror is:

Aمحدبةconvex
Bمستويةplane
Cمقعرةconcave
Dأي نوع منهاany type of them
الحل
المحدبة تعطي صورًا مصغرة دائمًا والمستوية مساوية للجسم، فالمكبرة لا تكون إلا من مقعرة.
✅ مقعرة.
Solution
The convex mirror always gives diminished images and the plane mirror same-size images, so an enlarged image comes only from a concave mirror.
✅ concave.

✏️ مهارة الرسم: أكمل رسم الصورة

✏️ Drawing Skill: Complete the Image

ارسم الصورة التي تتكوّن لجسم (شمعة) أمام مرآة مقعرة في المواضع الخمسة الآتية باستعمال شعاعين مميزين، ثم قارن بالحل. تذكّر: شعاع موازٍ للمحور ينعكس مارًّا بالبؤرة، وشعاع مارٌّ بالبؤرة ينعكس موازيًا للمحور.

Draw the image formed of an object (a candle) in front of a concave mirror in the five positions below using two principal rays, then compare with the answer. Remember: a ray parallel to the axis is reflected through the focus and a ray through the focus is reflected parallel to the axis.

the exercise: a candle in different positions in front of a concave mirror

التمرين: الجسم في مواضع مختلفة أمام مرآة مقعرة.

The exercise: the object in different positions in front of a concave mirror.

object beyond C

الجسم أبعد من مركز التكور: صورة حقيقية مقلوبة مصغرة بين F وC.

The object beyond the centre of curvature: a real, inverted, diminished image between F and C.

object at C

الجسم عند مركز التكور: صورة حقيقية مقلوبة مساوية للجسم عند C.

The object at the centre of curvature: a real, inverted, same-size image at C.

object between C and F

الجسم بين C وF: صورة حقيقية مقلوبة مكبرة أبعد من C.

The object between C and F: a real, inverted, enlarged image beyond C.

object at F

الجسم عند البؤرة: تنعكس الأشعة متوازية ولا تتكون صورة.

The object at the focus: the rays are reflected parallel and no image forms.

object between F and the pole

الجسم بين F والقطب: صورة وهمية معتدلة مكبرة خلف المرآة.

The object between F and the pole: a virtual, upright, enlarged image behind the mirror.


📐 معادلة المرآة والتكبير

📐 The Mirror Equation and the Magnification

بتشابه المثلثات في الرسم السابق نستنتج معادلة المرآة التي تربط بُعد الجسم \(x_o\) وبُعد الصورة \(x_i\) والبعد البؤري \(f\) (كلها تُقاس من القطب \(P\)):

From similar triangles in the previous diagrams we get the mirror equation relating the object distance \(x_o\), the image distance \(x_i\) and the focal length \(f\) (all measured from the pole \(P\)):

📘 معادلة المرآة والتكبير

📘 The mirror equation and the magnification

\[\dfrac{1}{x_o}+\dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{f}\qquad\Longrightarrow\qquad x_i=\dfrac{x_o\,f}{x_o-f}\]

\[M=\dfrac{h_i}{h_o}=-\dfrac{x_i}{x_o}\]

والمشكلة في تطبيق المعادلة هي الإشارات. نضع الإشارة للقيم المعلومة فقط وفق الجدول، ثم نحكم على الصورة من إشارة الناتج:

The difficulty in applying the equation is the signs. We put the sign on the known values only according to the table, then judge the image from the sign of the result:

الكميةQuantityإشارة موجبة (+)Positive (+)إشارة سالبة (−)Negative (−)
البعد البؤري \(f\)The focal length \(f\)مرآة مقعرة (لامّة)a concave (converging) mirrorمرآة محدبة (مفرّقة)a convex (diverging) mirror
بعد الجسم \(x_o\)The object distance \(x_o\)جسم حقيقي أمام المرآة (الحالة المعتادة)a real object in front of the mirror (the usual case)جسم وهمي (نادر)a virtual object (rare)
بعد الصورة \(x_i\)The image distance \(x_i\)صورة حقيقية، مقلوبة، أمام المرآةa real, inverted image in front of the mirrorصورة وهمية، معتدلة، خلف المرآةa virtual, upright image behind the mirror
التكبير \(M\)The magnification \(M\)معتدلةuprightمقلوبةinverted

نتائج مهمة لا تُنسى

Key results to remember

🧪 تجربة 2: معادلة المرآة وقاعدة الإشارات

🧪 Experiment 2: The mirror equation and the sign convention

يبيّن المنحنى كيف يتغير بعد الصورة \(x_i\) مع بعد الجسم \(x_o\) في المرآة المختارة (النقطة البرتقالية هي حالتك الحالية). لاحظ خط التقارب عند \(x_o=f\) في المقعرة حيث لا تتكون صورة، وتغير إشارة \(x_i\) من موجبة (حقيقية) إلى سالبة (وهمية) عندما يعبر الجسم البؤرة. الحل مكتوب أدناه بالإشارات خطوة بخطوة، ثم اختبر نفسك.

The curve shows how the image distance \(x_i\) changes with the object distance \(x_o\) in the chosen mirror (the orange point is your current case). Notice the asymptote at \(x_o=f\) in the concave mirror where no image forms, and the sign of \(x_i\) changing from positive (real) to negative (virtual) when the object crosses the focus. The solution is written below with signs step by step, then test yourself.

10
30
4
\(f\) بإشارتها (cm)\(f\) with its sign (cm)—
\(x_i\) (cm)\(x_i\) (cm)—
\(M\)\(M\)—
\(h_i\) (cm)\(h_i\) (cm)—

❓ مثال 1Example 1

مرآة مقعرة بعدها البؤري \(10\ \mathrm{cm}\). وُضع أمامها جسم طوله \(6\ \mathrm{cm}\) على بعد \(30\ \mathrm{cm}\). أوجد بعد الصورة وطولها وصفاتها.

A concave mirror has a focal length of \(10\ \mathrm{cm}\). An object \(6\ \mathrm{cm}\) tall is placed \(30\ \mathrm{cm}\) in front of it. Find the image distance, its height and its properties.

الحل
\(\dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{f}-\dfrac{1}{x_o}=\dfrac{1}{10}-\dfrac{1}{30}=\dfrac{2}{30}\Rightarrow x_i=+15\ \mathrm{cm}\)
\(M=-\dfrac{x_i}{x_o}=-\dfrac{15}{30}=-0.5,\quad h_i=M\,h_o=-3\ \mathrm{cm}\)
✅ \(x_i=+15\ \mathrm{cm}\): صورة حقيقية مقلوبة مصغرة طولها \(3\ \mathrm{cm}\)
Solution
\(\dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{f}-\dfrac{1}{x_o}=\dfrac{1}{10}-\dfrac{1}{30}=\dfrac{2}{30}\Rightarrow x_i=+15\ \mathrm{cm}\)
\(M=-\dfrac{x_i}{x_o}=-\dfrac{15}{30}=-0.5,\quad h_i=M\,h_o=-3\ \mathrm{cm}\)
✅ \(x_i=+15\ \mathrm{cm}\): a real, inverted, diminished image \(3\ \mathrm{cm}\) tall
❓ مثال 2Example 2

في المرآة السابقة نقرّب الجسم إلى \(15\ \mathrm{cm}\). أوجد \(x_i\) و\(M\).

In the same mirror the object is brought to \(15\ \mathrm{cm}\). Find \(x_i\) and \(M\).

الحل
\(\dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{10}-\dfrac{1}{15}=\dfrac{1}{30}\Rightarrow x_i=+30\ \mathrm{cm}\)
\(M=-\dfrac{30}{15}=-2\)
✅ \(x_i=+30\ \mathrm{cm}\)، \(M=-2\): حقيقية مقلوبة مكبرة (الجسم بين C وF)
Solution
\(\dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{10}-\dfrac{1}{15}=\dfrac{1}{30}\Rightarrow x_i=+30\ \mathrm{cm}\)
\(M=-\dfrac{30}{15}=-2\)
✅ \(x_i=+30\ \mathrm{cm}\), \(M=-2\): real, inverted, enlarged (the object between C and F)
❓ مثال 3Example 3

في المرآة نفسها وُضع الجسم على بعد \(5\ \mathrm{cm}\) فقط. أوجد \(x_i\) و\(M\).

In the same mirror the object is only \(5\ \mathrm{cm}\) away. Find \(x_i\) and \(M\).

الحل
\(\dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{10}-\dfrac{1}{5}=-\dfrac{1}{10}\Rightarrow x_i=-10\ \mathrm{cm}\)
\(M=-\dfrac{(-10)}{5}=+2\)
✅ \(x_i=-10\ \mathrm{cm}\)، \(M=+2\): وهمية معتدلة مكبرة خلف المرآة
Solution
\(\dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{10}-\dfrac{1}{5}=-\dfrac{1}{10}\Rightarrow x_i=-10\ \mathrm{cm}\)
\(M=-\dfrac{(-10)}{5}=+2\)
✅ \(x_i=-10\ \mathrm{cm}\), \(M=+2\): virtual, upright, enlarged behind the mirror
❓ مثال 4Example 4

مرآة محدبة بعدها البؤري \(12\ \mathrm{cm}\) وُضع أمامها جسم على بعد \(24\ \mathrm{cm}\). أوجد \(x_i\) و\(M\).

A convex mirror has a focal length of \(12\ \mathrm{cm}\); an object is placed \(24\ \mathrm{cm}\) in front of it. Find \(x_i\) and \(M\).

الحل
\(f=-12\ \mathrm{cm}\ (\)محدبة\()\)
\(\dfrac{1}{x_i}=-\dfrac{1}{12}-\dfrac{1}{24}=-\dfrac{3}{24}\Rightarrow x_i=-8\ \mathrm{cm}\)
\(M=-\dfrac{-8}{24}=+\dfrac{1}{3}\)
✅ \(x_i=-8\ \mathrm{cm}\)، \(M=+\dfrac13\): وهمية معتدلة مصغرة
Solution
\(f=-12\ \mathrm{cm}\ (\text{محدبة})\)
\(\dfrac{1}{x_i}=-\dfrac{1}{12}-\dfrac{1}{24}=-\dfrac{3}{24}\Rightarrow x_i=-8\ \mathrm{cm}\)
\(M=-\dfrac{-8}{24}=+\dfrac{1}{3}\)
✅ \(x_i=-8\ \mathrm{cm}\), \(M=+\dfrac13\): virtual, upright, diminished
❓ مثال 5Example 5

مرآة مقعرة نصف قطر تكورها \(40\ \mathrm{cm}\). أين يوضع الجسم لتتكوّن صورة حقيقية مساوية له؟ وما بعد الصورة إذا وُضع الجسم على بعد \(60\ \mathrm{cm}\)؟

A concave mirror has a radius of curvature of \(40\ \mathrm{cm}\). Where must the object be placed to form a real image equal to it? And what is the image distance if the object is \(60\ \mathrm{cm}\) away?

الحل
\(f=\dfrac{R}{2}=20\ \mathrm{cm}\)
مساوية للجسم عند \(C:\ x_o=R=40\ \mathrm{cm}\)
\(x_o=60:\ \dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{20}-\dfrac{1}{60}=\dfrac{2}{60}\Rightarrow x_i=30\ \mathrm{cm}\)
✅ الجسم عند \(40\ \mathrm{cm}\)؛ وعند \(60\ \mathrm{cm}\) يكون \(x_i=30\ \mathrm{cm}\)
Solution
\(f=\dfrac{R}{2}=20\ \mathrm{cm}\)
\(\text{مساوية للجسم عند }C:\ x_o=R=40\ \mathrm{cm}\)
\(x_o=60:\ \dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{20}-\dfrac{1}{60}=\dfrac{2}{60}\Rightarrow x_i=30\ \mathrm{cm}\)
✅ The object at \(40\ \mathrm{cm}\); at \(60\ \mathrm{cm}\) we get \(x_i=30\ \mathrm{cm}\)
❓ مثال 6Example 6

مرآة مقعرة بعدها البؤري \(12\ \mathrm{cm}\). أين يوضع جسم لتتكوّن له صورة حقيقية مكبرة ثلاث مرات؟ وأين تقع الصورة؟

A concave mirror has a focal length of \(12\ \mathrm{cm}\). Where must an object be placed to form a real image three times its size? Where is the image?

الحل
\(M=-3\Rightarrow x_i=3x_o\)
\(\dfrac{1}{x_o}+\dfrac{1}{3x_o}=\dfrac{4}{3x_o}=\dfrac{1}{12}\Rightarrow x_o=16\ \mathrm{cm}\)
\(x_i=3\times16=48\ \mathrm{cm}\)
✅ \(x_o=16\ \mathrm{cm}\) و\(x_i=48\ \mathrm{cm}\)
Solution
\(M=-3\Rightarrow x_i=3x_o\)
\(\dfrac{1}{x_o}+\dfrac{1}{3x_o}=\dfrac{4}{3x_o}=\dfrac{1}{12}\Rightarrow x_o=16\ \mathrm{cm}\)
\(x_i=3\times16=48\ \mathrm{cm}\)
✅ \(x_o=16\ \mathrm{cm}\) and \(x_i=48\ \mathrm{cm}\)
⭐ 6

مرآة محدبة \(|f|=20\ \mathrm{cm}\) وجسم على بعد \(20\ \mathrm{cm}\). بعد الصورة:

A convex mirror has \(|f|=20\ \mathrm{cm}\) and an object \(20\ \mathrm{cm}\) away. The image distance is:

A\(-10\ \mathrm{cm}\) (وهمية خلف المرآة)\(-10\ \mathrm{cm}\) (virtual, behind the mirror)
B\(+10\ \mathrm{cm}\) (حقيقية)\(+10\ \mathrm{cm}\) (real)
C\(-40\ \mathrm{cm}\)\(-40\ \mathrm{cm}\)
D\(+40\ \mathrm{cm}\)\(+40\ \mathrm{cm}\)
الحل
\(\dfrac{1}{x_i}=-\dfrac{1}{20}-\dfrac{1}{20}=-\dfrac{1}{10}\Rightarrow x_i=-10\ \mathrm{cm}\)
✅ \(x_i=-10\ \mathrm{cm}\).
Solution
\(\dfrac{1}{x_i}=-\dfrac{1}{20}-\dfrac{1}{20}=-\dfrac{1}{10}\Rightarrow x_i=-10\ \mathrm{cm}\)
✅ \(x_i=-10\ \mathrm{cm}\).
⭐ 7

صورة حقيقية في مرآة طولها نصف طول الجسم. بُعد الجسم \(40\ \mathrm{cm}\). بعد الصورة:

A real image in a mirror is half the height of the object. The object is \(40\ \mathrm{cm}\) away. The image distance is:

A\(80\ \mathrm{cm}\)\(80\ \mathrm{cm}\)
B\(40\ \mathrm{cm}\)\(40\ \mathrm{cm}\)
C\(10\ \mathrm{cm}\)\(10\ \mathrm{cm}\)
D\(20\ \mathrm{cm}\)\(20\ \mathrm{cm}\)
الحل
\(|M|=\dfrac{x_i}{x_o}=\dfrac12\Rightarrow x_i=\dfrac{40}{2}=20\ \mathrm{cm}\)
✅ \(20\ \mathrm{cm}\).
Solution
\(|M|=\dfrac{x_i}{x_o}=\dfrac12\Rightarrow x_i=\dfrac{40}{2}=20\ \mathrm{cm}\)
✅ \(20\ \mathrm{cm}\).
⭐ 8

إذا كانت قيمة \(M\) سالبة فإن الصورة:

If the value of \(M\) is negative the image is:

Aمعتدلة (وهمية)upright (virtual)
Bمقلوبة (حقيقية)inverted (real)
Cمساوية للجسم دائمًاalways the same size as the object
Dمكبرة دائمًاalways enlarged
الحل
\(M=-\dfrac{x_i}{x_o}\lt 0\Rightarrow x_i\gt 0\)
✅ مقلوبة (حقيقية).
Solution
\(M=-\dfrac{x_i}{x_o}\lt 0\Rightarrow x_i\gt 0\)
✅ inverted (real).

🌍 تطبيقات المرايا الكروية

🌍 Applications of Spherical Mirrors

المرآةMirrorالتطبيقApplicationالسببReason
مقعرةconcaveمرآة الحلاقة والماكياج وطبيب الأسنانshaving and make-up mirrors and the dentist’s mirrorالوجه قريب (\(x_o\lt f\)) فتتكون صورة وهمية معتدلة مكبرةthe face is near (\(x_o\lt f\)) so a virtual, upright, enlarged image forms
مقعرةconcaveمصابيح السيارات والكشافات والأفران الشمسيةcar headlights, spotlights and solar cookersالمصدر عند البؤرة فينعكس ضوءه شعاعًا متوازيًا؛ أو تُجمع أشعة الشمس عند البؤرةa source at the focus reflects its light as a parallel beam; or the sun’s rays are gathered at the focus
محدبةconvexمرآة الرؤية الجانبية في السيارات ومرايا المراقبة في المتاجرcar side mirrors and shop security mirrorsتعطي صورة معتدلة مصغرة لمجال رؤية واسعit gives an upright, diminished image of a wide field of view

📚 ملخص الدرس

📚 Lesson Summary

الفكرةIdeaالقانون / القاعدةLaw / rule
البعد البؤريFocal length\(f=\dfrac{R}{2}\)\(f=\dfrac{R}{2}\)
معادلة المرآةThe mirror equation\(\dfrac{1}{x_o}+\dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{f}\)\(\dfrac{1}{x_o}+\dfrac{1}{x_i}=\dfrac{1}{f}\)
التكبيرMagnification\(M=\dfrac{h_i}{h_o}=-\dfrac{x_i}{x_o}\)\(M=\dfrac{h_i}{h_o}=-\dfrac{x_i}{x_o}\)
إشارة \(f\)The sign of \(f\)مقعرة (+) ومحدبة (−)concave (+) and convex (−)
الصورة الحقيقيةA real image\(x_i\gt 0\)، مقلوبة (\(M\lt 0\))، أمام المرآة\(x_i\gt 0\), inverted (\(M\lt 0\)), in front of the mirror
الصورة الوهميةA virtual image\(x_i\lt 0\)، معتدلة (\(M\gt 0\))، خلف المرآة\(x_i\lt 0\), upright (\(M\gt 0\)), behind the mirror

⚠️ أخطاء شائعة

⚠️ Common mistakes


🧪 اختبر نفسك: امتحان من 20 سؤالاً

🧪 Test Yourself: a 20-Question Exam

أنهِ الدرس بالاختبار التفاعلي التالي؛ أسئلته تجمع بين الفهم والحساب وتغطي جميع أقسام الدرس.

Finish with the interactive exam below; its questions mix understanding with calculation and cover every section of the lesson.

🔍

اختبار المرايا الكروية Spherical Mirrors Quiz

20 سؤالاً - المرايا المقعرة والمحدبة وتكوّن الصور ومعادلة المرآة 20 Questions - concave and convex mirrors, image formation and the mirror equation

المعلوماتInfo
الأسئلةQuestions
النتائجResults
📌 تعليمات مهمة:
• عدد الأسئلة: 20 سؤالاً
• مدة الاختبار: 30 دقيقة
• لا يمكنك تغيير إجاباتك أو إعادة الاختبار إلا بعد 24 ساعة من التسليم.
• تأكد من إجاباتك قبل التسليم!
📌 Important Instructions:
• Number of questions: 20 questions
• Quiz duration: 30 minutes
• You cannot change your answers or retake the quiz for 24 hours after submission.
• Make sure of your answers before submitting!