تجربة انكسار الضوء - YouTube
تجربة انكسار الضوء – لاينز
ما المقصود بانكسار الضوء؟
انكسار الضوء (Refraction of Light) هو أحد الظواهر الهامّة التي يتمّ ملاحظتها في الحياة اليوميّة، فلو وُضع في الماء قلم بشكل مائل مثلًا سيبدو كأنه مكسورًا [١] ، ويحدث انكسار الضوء عند انتقال موجات الضوء بين وسطين مختلفين فتكون سرعتها في الأول عالية ثم تدخل الوسط الثاني الأقل سرعة، فيحدث لهذه الموجة انحراف عن المسار الذي كانت تسلكه، ويكون هذا الانحراف باتجاه الخط الوهمي العمودي الذي يفصل بين الوسطين، [٢] وتمّ اكتشاف وصياغة قانون انكسار الضوء من قِبَل العالم الفيزيائي ويلبرورد سنيل في بدايات القرن السابع عشر، وسُمّي "بقانون سنيل" (Snell's Law). [١]
انكسار الضوء هو ميلان في مسار الموجة عند انتقالها بين الأوساط المختلفة، ويحدث عند الخط الفاصل بينهما. لماذا ينكسر الضوء؟
يرجع تفسير انكسار الضوء الفيزيائي إلى تغيُّر سرعة الموجات الضوئية وأطوالها عند انتقالها بين الأوساط، فمثلًا تقل سرعة الضوء عند انتقالها من الهواء إلى الزجاج بمُعدّل 75%، فعندما تدخل الموجات الوسط الثاني ت حدث تغييرات في الطول الموجي، والاتجاه، كما تقل سرعاتها ، وهذا التغيّر يحدث للموجات القريبة من السطح الفاصل بين الوسطين، ثمّ تتوالى الموجات الأخرى تِباعًا بنفس التغيير.
تجربة: انكسار الضوء في متوازي المستطيلات والمنشور الثلاثي – مدارس الرشيد الحديثة
[٣] سبب الانكسار في الضوء هو التغيّر في السرعة والطول الموجي للضوء بين الأوساط المختلفة. معادلة قانون انكسار الضوء
ما هو قانون انكسار الضوء؟
أُطلق على قانون انكسار الضوء اسم معادلة سنيل نسبًة إلى العالم الذي قام باكتشافها، ويربط القانون بين معاملات الانكسار في الوسطين اللذين تتحرك بينهما الموجة، و الزوايا التي يشكّلها الانكسار، كالآتي: [٤] (n 1 / n 2 = sin (α 2) / sin α 1 حيث إنَّ:
n 1: هو معامل الانكسار للوسط الأول. n 2: معامل الانكسار للوسط الثاني. α1: زاوية السقوط المتكوّنة بين الشعاع الساقط والخط الوهمي العمودي الفاصل بين الوسطين. تجربة انكسار الضوء - YouTube. α2: زاوية الانكسار المتكوّنة بين الشعاع المٌنكسر في الوسط الثاني والخط العمودي الفاصل بين الوسطين. ملاحظة: معامل انكسار الضوء في الهواء يساوي (1) تقريبًا. [٢] قانون انكسار الضوء الرياضيّ هو: ( n 1 / n 2 = sin (α 2) / sin (α 1. أمثلة على قانون انكسار الضوء
كيف يمكن حل المسائل المتضمنة انكسار الضوء؟
لفهم قانون انكسار الضوء بشكل أفضل لا بدّ من تطبيقه على بعض الأمثلة. مثال 1
إذا كان الضوء يسير في الهواء ثمّ انتقل إلى وسط يتكوّن من ألياف ضوئية معامل الانكسار فيها 1.
تجربة انكسار الضوء - Youtube
وعندئذ اطلب من أحد رفاقك أن يصب الماء شيئا فشيئا في الكأس تلاحظ أن قطعة النقود تظهر لك ثانية عندما يصبح ارتفاع الماء في الكأس فوقها كافيا. كذلك يعرف هواة صيد السمك بالشص (السنارة) أن السمكة التي يرونها داخل الماء لا تكون في الحقيقة حيث تظهر لهم، بل إنها غالبا تكون أقرب إليهم ولكن في مكان أكثر عمقا. إن ظاهرة الانكسار ذات أهمية كبيرة في الحياة، وقد استفاد الإنسان منه في صناعة العدسات الزجاجية التي هي الأساس في كثير من التطبيقات النافعة، مثل المناظير الفلكية (التلسكوبات) والمناظير المقـربة (منـاظير الميـــدان) والمجاهر (الميكروسكوبـات) وآلات التصوير، وأجهزة العروض الضوئية. تجربة: انكسار الضوء في متوازي المستطيلات والمنشور الثلاثي – مدارس الرشيد الحديثة. على أن أهم الظواهر التي تنشأ عن الانكسار، وتعود إلى اختلاف سرعة انتشار الضوء في الأوساط المختلفة هي الظاهرة التي ندعوها "تحلل الضوء". فإذا سقطت حزمة ضيقة من الضوء الأبيض على أحد جانبي منشور زجاجي فإن الحزمة تخرج من الجانب الآخر للمنشور وقد تفرقت إلي مجموعة من الألوان، أبرزها سبعة تدعى "الألوان الأساسية"، وهي الأحمر، والبرتقالي، والأصفر، والأخضـر، والأزرق، والنيلي، والبنفسجي. والسبب في ذلك هو أن الضوء الأبيض يتكون من مجموعة من الألوان الضوئية التي تنتشـر في الفراغ، وفي الهواء، بسـرعة واحدة، لكنها تسير بسرعات مختلفة في الأوساط الشفافة الأخرى، ولهذا يكون لكل منها معامل انكسار مختلف عن الآخر، وينتج عن ذلك تفرق الضوء في المنشور.
تجارب علمية عن الضوء - موضوع
[٧]
انكسار الضوء داخل العين: يكون الضوء في البداية في وسط الهواء ثم ينتقل إلى الوسط الثاني وهو القرنية ، لذلك يحدُث الانكسار أولًا في القرنية، إذ ينكسر ما نسبته 80% داخلها، والنسبة المتبقية من الانكسار تحدث في العدسة الداخلية للعين. [٨]
انكسار الضوء في الكاميرا: تنتقل الأشعة من الهواء إلى أن تصل عدسة الكاميرا الزجاجيّة المُحدّبة، مما يؤدي إلى انكسار الضوء نتيجة تغيّر من كونه هواء فأصبح زجاجًا، حيث تصطدم أشعة الضوء الداخلة للكاميرا بمادة مصنوعة من نترات الفضّة. [٩]
انكسار الضوء في التلسكوب: تستخدم عدسات كبيرة في التلسكوبات لتجميع الأشعة فيحدث لها انكسار داخل التلسكوب، ثم تتجمع في نقطة واحدة لتكمل مسارها باتجاه عدسة أخرى صغيرة، وبذلك تجعل الأشياء البعيدة تبدو أقرب، وتم إطلاق اسم تلسكوبات الانكسار على التلسكوبات التي تعتمد على العدسات في عملها. [١٠]
انكسار الضوء في عدسات النظارات: يحتاج الأشخاص ممن لديهم ضعف حاد في النظر إلى عدسات أسمك من غيرهم؛ وذلك من أجل عكس وكسر الأشعة بشكل أفضل مما يمكّنهم من الرؤية، وتعمل العدسات على ذلك حيث أنها مصنوعة من الزجاج. [١٠] تدخل ظاهرة انكسار الضوء في العديد من التطبيقات الطبيعية والصناعية والأنظمة البصريّة بشكل خاص.
تخطى إلى المحتوى
انكسار الضوء هو إحدى خواص الضوء وقد عرف من خلال ظواهر الفيزياء الكلاسيكية. وهو الانحراف والتغير الذي يطرأ على مسار الأشعة الضوئية عند مرورها من السطح الذي يفصل وسطين شفافين مختلفين. فبدلاً من أن يستمر في الحركة على نفس الخط المستقيم الذي كان يستمر فيه ينحرف عن مساره بنقطة انتقاله بين الوسطين. العلاقة بين الضوء الساقط والضوء المنحرف هي حسب قانون سنيل المعروف باسم قانون الانكسار. الصيغة الرياضية لقانون سنيل(قانون الانكسار):
حيث أن:
زاوية سقوط الشعاع a من الوسط الأول إلى الوسط الثاني وهي تمثل في القانون θ1. زاوية انكسار الشعاع داخل الوسط الثاني B وهي تمثل في القانون θ2. معامل انكسار الوسط الأولn1. معامل انكسار الوسط الثانيn2. سرعة الضوء في الوسط الأولv1. سرعة الضوء في الوسط الثاني v2. معامل الانكسار n: هو النسبة بين سرعة الضوء في الفراغ (الهواء) c وسرعة الضوء في المادة v ولكل مادة معامل انكسار خاص بها. v\c =n
منشور
19 مارس، 2019
التنقل بين المواضيع