انكسار الضوء: العناصر والقوانين والتجربة - جسدي - بدني - 2026

و انكسار الضوء هو ظاهرة بصرية الذي يحدث عندما ضوء الحادث بشكل غير مباشر على سطح فصل اثنين من وسائل الاعلام مع معامل الانكسار مختلف. عندما يحدث هذا ، يغير الضوء اتجاهه وسرعته.

يحدث الانكسار ، على سبيل المثال ، عندما يمر الضوء من الهواء إلى الماء ، لأن هذا له معامل انكسار أقل. إنها ظاهرة يمكن تقديرها تمامًا في المسبح ، عند ملاحظة كيف يبدو أن أشكال الجسم تحت الماء تنحرف عن الاتجاه الذي ينبغي أن تكون عليه.

أتوما

إنها ظاهرة تؤثر على أنواع مختلفة من الموجات ، على الرغم من أن حالة الضوء هي الأكثر تمثيلا والأكثر تواجدًا في حياتنا اليومية.

تم تقديم تفسير انكسار الضوء من قبل الفيزيائي الهولندي ويلبرورد سنيل فان روين ، الذي وضع قانونًا لشرح ذلك أصبح يُعرف باسم قانون سنيل.

العالم الآخر الذي أولى اهتماما خاصا لانكسار الضوء هو إسحاق نيوتن. لدراستها ، ابتكر المنشور الزجاجي الشهير. في المنشور ، يخترقه الضوء من خلال أحد وجوهه ، وينكسر ويتحلل إلى ألوان مختلفة. وبهذه الطريقة أثبت من خلال ظاهرة انكسار الضوء أن الضوء الأبيض يتكون من جميع ألوان قوس قزح.

عناصر الانكسار

العناصر الرئيسية التي يجب مراعاتها في دراسة انكسار الضوء هي: - الشعاع الساقط ، وهو الشعاع الذي يضرب بشكل غير مباشر على السطح الفاصل للوسيطين الماديين. - الشعاع المنكسر وهو الشعاع الذي يمر عبر الوسط يغير اتجاهه وسرعته. - الخط العمودي ، وهو الخط التخيلي العمودي على السطح الفاصل للوسيطتين. -زاوية السقوط (i) ، والتي تعرف بأنها الزاوية التي شكلها الشعاع الساقط مع العمودي. -زاوية الانكسار (r) ، والتي تعرف بأنها الزاوية التي تكونت بالزاوية العمودي مع الشعاع المنكسر.

- بالإضافة إلى ذلك ، يجب أيضًا مراعاة معامل الانكسار (n) للوسيط ، وهو حاصل قسمة سرعة الضوء في الفراغ وسرعة الضوء في الوسط.

ن = ج / الخامس

في هذا الصدد ، يجب أن نتذكر أن سرعة الضوء في الفراغ تساوي 300.000.000 م / ث.

معامل الانكسار للضوء في وسائط مختلفة

مؤشرات الانكسار للضوء في بعض الوسائط الأكثر شيوعًا هي:

قوانين الانكسار

غالبًا ما يُشار إلى قانون سنيل باسم قانون الانكسار ، ولكن الحقيقة هي أنه يمكن القول أن هناك قانونين للانكسار.

قانون الانكسار الأول

الشعاع الساقط ، الشعاع المنكسر والعادي في نفس مستوى الفضاء. في هذا القانون ، الذي استنتجه سنيل أيضًا ، ينطبق التفكير أيضًا.

قانون الانكسار الثاني

الثاني ، قانون الانكسار أو قانون سنيل ، يتحدد بالتعبير التالي:

n ₁ sin i = n ₂ sin r

حيث n _{1 هو} مؤشر انكسار الوسط الذي يأتي منه الضوء ؛ زاوية السقوط ؛ ن ₂ مؤشر انكسار الوسط الذي ينكسر فيه الضوء ؛ ص هي زاوية الانكسار.

جوزيل 7

مبدأ فيرمات

من مبدأ الحد الأدنى من الوقت أو مبدأ فيرما ، يمكن استنتاج كل من قوانين الانعكاس وقوانين الانكسار ، التي رأيناها للتو.

ينص هذا المبدأ على أن المسار الحقيقي الذي يتبعه شعاع من الضوء يتحرك بين نقطتين في الفضاء هو المسار الذي يتطلب أقل وقت للسفر.

عواقب قانون سنيل

بعض النتائج المباشرة التي يتم استنتاجها من التعبير السابق هي:

أ) إذا كانت n ₂ > n ₁ ؛ الخطيئة ص <الخطيئة io دعونا r <أنا

لذلك عندما يمر شعاع من الضوء من وسط ذي معامل انكسار منخفض إلى وسط آخر ذي معامل انكسار أعلى ، يقترب الشعاع المنكسر من الوضع الطبيعي.

ب) إذا كانت n2 <n ₁ ؛ الخطيئة r> الخطيئة io دعونا r> أنا

لذلك عندما ينتقل شعاع الضوء من وسط ذي معامل انكسار أعلى إلى وسيط آخر بمؤشر أقل ، يتحرك الشعاع المنكسر بعيدًا عن الوضع الطبيعي.

ج) إذا كانت زاوية السقوط صفرًا ، فإن زاوية شعاع الانكسار تساوي صفرًا.

زاوية الحد والانعكاس الداخلي الكلي

من النتائج المهمة الأخرى لقانون سنيل ما يُعرف بزاوية الحد. هذا هو الاسم الذي يطلق على زاوية السقوط التي تتوافق مع زاوية انكسار مقدارها 90 درجة.

عندما يحدث هذا ، يتحرك الشعاع المنكسر بشكل متدفق مع السطح الفاصل للوسيطتين. تسمى هذه الزاوية أيضًا الزاوية الحرجة.

بالنسبة للزوايا الأكبر من الزاوية المحددة ، تحدث الظاهرة المعروفة باسم الانعكاس الداخلي الكلي. عندما يحدث هذا ، لا يحدث أي انكسار ، حيث تنعكس حزمة الضوء بأكملها داخليًا. يحدث الانعكاس الداخلي الكلي فقط عند الانتقال من وسط ذي معامل انكسار أعلى إلى وسط بمؤشر انكسار أقل.

أحد تطبيقات الانعكاس الداخلي الكلي هو توصيل الضوء عبر الألياف الضوئية دون فقد الطاقة. بفضله ، يمكننا الاستمتاع بسرعات نقل البيانات العالية التي توفرها شبكات الألياف البصرية.

التجارب

تتمثل التجربة الأساسية جدًا للقدرة على ملاحظة ظاهرة الانكسار في إدخال قلم رصاص أو قلم في كوب مملوء بالماء. نتيجة لانكسار الضوء ، يظهر الجزء المغمور من القلم الرصاص أو القلم مكسورًا أو منحرفًا عن المسار الذي يتوقعه المرء.

فيلوال

يمكنك أيضًا تجربة تجربة مماثلة باستخدام مؤشر ليزر. بالطبع ، من الضروري سكب بضع قطرات من الحليب في كوب الماء لتحسين رؤية ضوء الليزر. في هذه الحالة ، يوصى بإجراء التجربة في ظروف الإضاءة المنخفضة لتقدير مسار شعاع الضوء بشكل أفضل.

في كلتا الحالتين ، من المثير للاهتمام تجربة زوايا مختلفة من الوقوع وملاحظة كيفية اختلاف زاوية الانكسار مع تغيرها.

الأسباب

يجب العثور على أسباب هذا التأثير البصري في انكسار الضوء الذي يتسبب في انحراف صورة القلم الرصاص (أو شعاع الضوء من الليزر) تحت الماء بالنسبة للصورة التي نراها في الهواء.

انكسار الضوء في الحياة اليومية

يمكن ملاحظة انكسار الضوء في العديد من المواقف في يومنا هذا. البعض قمنا بتسميته بالفعل ، والبعض الآخر سنعلق عليه أدناه.

إحدى نتائج الانكسار هي أن البرك تبدو ضحلة مما هي عليه في الواقع.

تأثير آخر للانكسار هو قوس قزح الذي يحدث لأن الضوء ينكسر بالمرور عبر قطرات الماء الموجودة في الغلاف الجوي. إنها نفس الظاهرة التي تحدث عندما يمر شعاع من الضوء عبر منشور.

من النتائج الأخرى لانكسار الضوء أننا نلاحظ غروب الشمس عند مرور عدة دقائق منذ حدوثه بالفعل.

المراجع

1. ضوء (بدون تاريخ). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 14 مارس 2019 ، من en.wikipedia.org.
2. بورك ، جون روبرت (1999). الفيزياء: طبيعة الأشياء. المكسيك دي إف: محرر طومسون الدولي.
3. الانعكاس الداخلي الكلي (بدون تاريخ). على ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 12 مارس 2019 ، من en.wikipedia.org.
4. ضوء (بدون تاريخ). على ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 13 مارس 2019 ، من en.wikipedia.org.
5. ليكنر ، جون (1987). نظرية الانعكاس ، الموجات الكهرومغناطيسية والجسيمات. سبرينغر.
6. الانكسار (الثانية). على ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 14 مارس 2019 ، من en.wikipedia.org.
7. كروفورد جونيور ، فرانك س. (1968). أمواج (دورة فيزياء بيركلي ، المجلد 3) ، ماكجرو هيل.