النجده يا معلمات الفيزياء( الانكسار الضوئي؟ تعليم الامارات

^__^

إن الضوء يسير خطوط مستقيمة في الوسط الشفاف المتجانس ، وألان نريد إن نعرف ما الذي يحدث له إذا انتقل من وسط شفاف إلى وسط آخر شفاف وكان مائلا ؟ وسط آخر شفاف ؟ للإجابة عن هذا السؤال في التجربة التالية :-

1_ خذ حوضا زجاجيا فارغا ، واسقط على سطحه حزمة ضوئية من ضوء الشمس أو من مصدر ضوئي خلال ثقب ضيق بحيث تكون مائلة على سطح الحوض ماذا تلاحظ ؟ تلاحظ إن الحزمة الضوئية تنفذ على استقامته دون تعاني اى انحراف .

2_ضع في الحوض مقدارا مناسبا من الماء المضاف إلية بعض مسحوق الطباشير ، حتى تري مسار الضوء خلاله بسهولة ماذا تلاحظ ؟ تلاحظ تغير اتجاه الحزمة الضوئية عند انتقالها إلي الماء أي انحراف مسيرها عن استقامته ؟ ويحدث الانحراف عند السطح الفاصل بين الوسطين (هواء ، وماء ) ويقال : إن الضوء في هذه الحالة لأفي انكسارا اى أن الأشعة الضوئية تغير اتجاهها عند سطح الانفصال .

3_اعد الخطوة السابقة مع جعل الحزمة الضوئية السابقة عمودية على لسطح الانفصال ماذا تلاحظ ؟
تلاحظ إن الحزمة الضوئية تنتقل من الهواء إلي الماء دون أن تعاني انكسارا.

الاستنتاج :-

1_ تسير الأشعة الضوئية في خطوط مستقيمة في الوسط الشفاف المتجانس.

2 _ يحدث انكسار للضوء عندما يمر بميل من وسط شفاف متجانس إلي وسط آخر شفاف متجانس يختلف عنه في الكثافة الضوئية وذلك نتيجة لتغير سرعة موجات الضوء عند انتقالها من وسط لأخر ، لأنه توجد علاقة بين سرعة موجات الضوء في وسط و الكثافة الضوئية لهذا الوسط .

3 _ انكسار الضوء :-
هو تغير مسار الضوء عندما يمر بميل من وسط شفاف متجانس إلي وسط آخر شفاف يختلف عنه الكشافة الضوئية .

ملاحظات :-

(1) _ الشروط الواجب توافرها لحدوث ظاهرة انكسار :-

1_ وجود وسطين شفافين مختلفين في الكثافة الضوئية .
2_ إن تكون الأشعة الضوئية الساقطة على السطح الفاصل بين الوسطين مائلة.

(2) _سبب حدوث انكسار الضوء عند انتقاله مائلا من وسط شفاف إلى وسط آخر شفاف مخالف له في الكثافة الضوئية يعزي ألي الاختلاف في سرعة الضوء في الأوسط الشفافة المختلفة في الكثافة الضوئية.

(3) _ الكثافة الضوئية لوسط :-هي القدرة الوسط على كسر الأشعة الضوئية عند نفاذها فيه ، ويلاحظ إن الكثافة الضوئية لوسط تختلف كل الاختلاف عن الكثافة المادية .

(4) _الماء والزجاج اكبر كثافة ضوئية من الهواء.

(5)_ إذا سقطت الأشعة الضوئية على السطح الفاصل بين وسطين شفافين بصورة عمودية فإنها تنفذ إلى الوسط الثاني دون أن تنكسر.

(6)_ عند سقوط حزمة ضوء رفيعة من الهواء إلى الماء نلاحظ أنه في نقطة السقوط ينعكس جزء من الضوء وينفذ الجزء الآخر في الماء منكسرا وبالتالي تكون هناك زاوية سقوط وزاوية انعكاس وزاوية انكسار ونسأل هنا سؤال كم من الطاقة التي ينقلها الإشعاع إلى السطح الفاصل بين الوسطين تؤخذ من قبل الأشعة المنعكسة وكم من الطاقة تؤخذ من قبل الأشعة المنكسرة ؟ للإجابة على هذا السؤال نفرض أن الإشعاع يحمل إلى نقطة السقوط خلال فترة زمنية معينة طاقة ولتكن E بعد ذلك تنقسم هذه الطاقة فيكون نصيب الأشعة المنعكسة منها E refl بينما نصيب الأشعة المنكسرة E refr ومن قانون حفظ الطاقة نجد أن الطاقة الساقطة تساوي مجموع الطاقتين التي تحملها الأشعة المنعكسة والتي تحملها الأشعة المنكسرة وبما أن كل وسط ما عدا الفراغ يمتص من طاقة الإشعاع إذا لا تصلح هذه المساوة إلا عند القياس بالقرب من نقطة السقوط فإذا عبر الشعاع الضوئي لمسافات كبيرة من الوسط ولم يضعف إلا بشيء صغير نسمي هذا الوسط وسطا شفافا مثل الزجاج والماء والكحول وبالعكس تمتص المعادن بشدة كبيرة الإشعاع الضوئي الذي ينفذ إليها بمعنى أنها ليست شفافة بالنسبة له وتعكس القسم الأعظم من الإشعاعات التي تسقط عليها ونلاحظ هنا أن كل وسط بدرجة أو بأخرى يعكس ويمتص الإشعاع الضوئي ويعتمد انعكاس وامتصاص الإشعاع الساقط على الجسم على – نوع المادة – حالة السطح – تركيب الإشعاع – زاوية السقوط – حيث عند زيادة زاوية سقوط الأشعة يزيد نصيب الضوء المنعكس وينقص نصيب الضوء المنكسر ونلاحظ أيضا اعتماد الانعكاس والامتصاص على تردد الموجات يكون له طبيعة اختيارية أي أن المادة تعكس أو تمتص بقوة ذبذبات بتردد معين وتضعف ذبذبات بتردد آخر وعلى سبيل المثال يمتص الغلاف الجوي للأرض الموجات ذات الطول ألموجي القصير من الطيف المرئي بقوة ( وهذا من نعمة الله علينا ) بينما يمتص الموجات الطويلة أضعف بكثير .

ملاحظات:-

(1) _ بعض المصطلحات المستخدمة في دراسة ظاهرة انكسار الضوء :-

1_الشعاع المنكسر :-
هو الشعاع النافذ من السطح الفاصل إلي الوسط الأخر .

2_عمود السقوط :-
هو العمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل .

(2) _ إذا انتقل شعاع ضوئي مائلا من وسط اقل ضوئية إلي وسط اكبر منه فانه بعد أن يصل إلى سطح يغير اتجاهه ويتخذ اتجاها مستقيما أخر ويقال عندئذ إن الشعاع انكسارا . ويلاحظ إن الشعاع ينكسر مقتربا من العمود المقام منقطة السقوط علي السطح الفاصل ، وبذلك لنقص سرعته ، وتكون زاوية السقوط اكبر من زاوية الانكسار .

تعريف الزاوية الحرجة :-
وهى زاوية سقوط في وسط اكبر كثافة ضوئية تقابله زاوية انكسار في وسط اقل كثافة ضوئية مقدارها 90 .

تعريف الانعكاس الكلي:
وهو انعكاس الشعاع الساقط في الوسط الأكبر كثافة ضوئية عندما تكون زاوية السقوط اكبر من الزاوية الحرجة.

قانونا الانكسار :

قانون الانكسار الأول :
نسبة جيب زاوية السقوط إلى جيب زاوية الانكسار لوسطين معينين هي مقدار ثابت يعرف بمعامل الانكسار النسبي بين الوسطين.

قانون الانكسار الثاني:
يقع الشعاع الساقط والشعاع المنكسر في مستوى واحد مع العمود المقام من نقطة سقوط الشعاع على السطح الفاصل بين الوسطين.

قانون سنل:
ناتج ضرب معامل الانكسار المطلق للوسط الأول في جيب زاوية السقوط يساوي ناتج ضرب معامل الانكسار المطلق للوسط الثاني في جيب زاوية الانكسار.
معامل الانكسار النسبي بين وسطين:
هو النسبة بين سرعة الضوء في الوسط الأول وسرعة الضوء في الوسط الثاني.

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

المراجعة الحالية (غير مراجعة)

اذهب إلى: تصفح, البحث
انكسار موجات الضوء في الماء. المستطيل الغامق يمثل الوضع الحقيقي لقلم رصاص بوعاء مائي . المستطيل الفاتح يمثل الصورة المرئية نتيجة للأنكسار. ضع في العتبار أن علامة(X) تظهر كما هي علامة (Y),وهو وضع سطحي نسبيا بالنسبة ل(X).

تظهر الشفاطة وكأنها منكسرة, نتيجة لإنكسار الضوء كما يظهر في الهواء.

انكسار الضوء (بالإنجليزية : Refraction) "الموجات" هو ظاهرة فيزيائية عبرت الفيزياء الكلاسكية بأنها ، تغير في الموجات و نظام الحركة التي تحدثها الموجات في الوسط المادى وجزيئات هذا الوسط فتحدت حركة ذات نظام معين تنتق عبرها الطاقة وعندما تنتقل إلى وسط آخر مختلف في الكثافة فتغير الاتجاه بسبب تغير سرعتها وتتغير سرعة موجتها بسب تقيد حركة الموجات في الوسط الأكبر كثافة فتبطء سرعتها وزيادة الحرية في الانتقال عبر الوسط الأقل . وهي يحصل عند انتقال الموجة من وسط ذي معامل انكسار ما إلى وسط ذي معامل انكسار مختلف . ويحصل الانكسار عند الحد بين الوسطين . وعند الانكسار يتغير الطول الموجي ولكن التردد يبقى ثابتا . ومن الامثلة على الانكسار الموجي تغير اتجاه الضوء عند مروره عبر قطعة زجاجية .
يوجد علاقة بين الضوء الساقط والضوء المنكسر وهي حسب قانون سنيل.
انكسار الضوء هو أحد الظواهر التي يتعرض له الضوء لهذه الظاهرة توجد أهمية كبيرة لفهمنا الطبيعة التي تصادفنا كما أن لها استخدامات تقنية بأجهزة عملية عديدة.
انكسارالضوء: هو عبارة عن انحراف الضوء عن مساره عند انتقاله من وسط شفاف إلى وسط شفاف آخر فبدل أن يستمر في الحركة على نفس الخط المستقيم الذي كان يستمر فيه ينحرف عن مساره بنقطه انتقاله بين الوسطين. ان العلاقة بين الضوء الساقط والضوء المنحرف هي حسب قانون سنيل . معامل الانكسار n :هو النسبة بين سرعة الضوء في الفراغ وبين سرعته في المادة.
c = سرعة الضوء في الفراغ (الهواء)
v = سرعه الضوء في المادة
n لا يوجد له وحدات
n = v/c
انكسار الضوء: هو تغير اتجاه الشعاع الضوئي عندما يجتاز السطح الفاصل بين وسطين شفافين مختلفين.

الكثافة الضوئية لوسط ما: هو المقدار الذي يميز اعتماد سرعة انتشار الضوء على نوع الوسط وتقاس بالقيمة العددية لمعامل الانكسار المطلق للوسط أو هي قدرة الوسط على كسر الأشعة الضوئية عند نفاذها فيه.
السطح الفاصل: هو السطح الذي يفصل بين وسطين شفافين مختلفين في الكثافة الضوئية.
الشعاع الضوئي الساقط: هو الشعاع المتجه إلى السطح الفاصل ويقابله في نقطة السقوط.
زاوية السقوط: هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الضوئي الساقط والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل.
الشعاع الضوئي المنكسر: هو المسار الجديد للشعاع الضوئي في الوسط الثاني بعد نفاذه من السطح الفاصل.
زاوية الانكسار: هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الضوئي المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل.
قانون الانكسار الأول: نسبة جيب زاوية السقوط إلى جيب زاوية الانكسار لوسطين معينين هي مقدار ثابت يعرف بمعامل الانكسار النسبي بين الوسطين.
قانون الانكسار الثاني: يقع الشعاع الساقط والشعاع المنكسر في مستوى واحد مع العمود المقام من نقطة سقوط الشعاع على السطح الفاصل بين الوسطين.
عامل الانكسار النسبي بين وسطين: هو النسبة بين سرعة الضوء في الوسط الأول وسرعة الضوء في الوسط الثاني .
معامل الانكسار المطلق لوسط: هو النسبة بين سرعة الضوء في الفراغ أو الهواء وسرعة الضوء في هذا الوسط
قانون سنل: ناتج ضرب معامل الانكسار المطلق للوسط الأول في جيب زاوية السقوط يساوي ناتج ضرب معامل الانكسار المطلق للوسط الثاني في جيب زاوية الانكسار.

انكسار الضوء

هو تغير اتجاه الشعاع الضوئي عندما يجتاز السطح الفاصل بين وسطين شفافين مختلفين
الكثافة الضوئية لوسط ما
هو المقدار الذي يميز اعتماد سرعة انتشار الضوء على نوع الوسط وتقاس بالقيمة العددية لمعامل الانكسار المطلق للوسط أو هي قدرة الوسط على كسر الأشعة الضوئية عند نفاذها فيه
السطح الفاصل
هو السطح الذي يفصل بين وسطين شفافين مختلفين في الكثافة الضوئية
الشعاع الضوئي الساقط
هو الشعاع المتجه الى السطح الفاصل ويقابله في نقطة السقوط
زاوية السقوط
هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الضوئي الساقط والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل
الشعاع الضوئي المنكسر
هو المسار الجديد للشعاع الضوئي في الوسط الثاني بعد نفاذه من السطح الفاصل
زاوية الانكسار
هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الضوئي المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل
قانون الانكسار الأول
نسبة جيب زاوية السقوط الى جيب زاوية الانكسار لوسطين معينين هي مقدار ثابت يعرف بمعامل الانكسار النسبي بين الوسطين
قانون الانكسار الثاني
يقع الشعاع الساقط والشعاع المنكسر في مستوى واحد مع العمود المقام من نقطة سقوط الشعاع على السطح الفاصل بين الوسطين
معامل الانكسار النسبي بين وسطين
هو النسبة بين سرعة الضوء في الوسط الأول وسرعة الضوء في الوسط الثاني
معامل الانكسار المطلق لوسط
هو النسبة بين سرعة الضوء في الفراغ أو الهواء وسرعة الضوء في هذا الوسط
قانون سنل
ناتج ضرب معامل الانكسار المطلق للوسط الأول في جيب زاوية السقوط يساوي ناتج ضرب معامل الانكسار المطلق للوسط الثاني في جيب زاوية الانكسار

الإنكسار

ماهو الإنكسار ؟
عندما ننظر لكأس من الزجاج يحتوي على ماء ، ونضع به جسم ، نلاحظ أن الجسم يبدو مكسوراً ، ونحن نعلم يقيناً أنه ليس مكسور ، ونتساءل ! … لماذا إذاً يبدو كذلك ؟
عندما ينتقل الضوء بين أوساط شفافة مختلفة فإن سرعته تتغير ، وتكون سرعته بالفراغ أكبر ما يمكن ، ولكنه عندما يمر بأوساط مختلفة مثل الهواء أو الماء أو الزجاج ، فإن سرعته تقل ويظهر لدينا كأنه مكسور ، نتيجة تغير مساره بسبب تغير سرعته ، وهو ما يسمى بإنكسار الضوء . ويمكننا بإستخدام مفهوم إنكسار الضوء ، لتفسير ظهور برك السباحة أقل عمقاً مما هي عليه ، أو لماذا تبدو الأجسام كبيرة إذا نظرنا إليها بإستخدام العدسات .
فالإنكسار هو تغير في مسار الضوء عند إنتقاله من وسط شفاف إلى وسط آخر شفاف ، ومعامل الإنكسار هو النسبة بين سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعته في الوسط .
ويسمى معامل إنكسار وسط ما بمعامل الإنكسار المطلق للوسط عندما يكون السقوط من الهواء أو الفراغ إلى ذلك الوسط ، أما عندما يسقط الضوء من وسط ما غير الهواء أو الفراغ إلىوسط آخر فإن معامل الإنكسار بين الوسطين يسمى عندئذٍ بمعامل الإنكسار النسبي .

تغير اتجاه الشعاع الضوئي عندما يجتاز السطح الفاصل بين وسطين شفافين مختلفين
السطح الفاصل هو السطح الذي يفصل بين وسطين شفافين مختلفين في الكثافة الضوئية
الكثافة الضوئية لوسط ما هي قدرة الوسط على كسر الاشعة الضوئية عند نفاذها فيه
الشعاع الضوئي الساقط هو الشعاع المتجه الى السطح الفاصل ويقابله في نقطة السقوط
زاوية السقوط هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الساقط والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل
الشعاع الضوئي المنكسر هو المسار الجديد للشعاع الضوئي في الوسط الثاني بعد نفاه من السطح الفاصل
زاوية الانكسار هي الزاوية المحصورة بين الشعاع المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل
قانونا الانكسار
القانون الاول النسبة بين جيب زاوية السقوط في الوسط الأول وجيب زاوية الانكسار في الوسط الثاني نسبة ثابتة لهذين الوسطين وتسمى معامل الانكسار من الوسط الأول إلى الوسط الثاني
القانون الثاني الشعاع الضوئي الساقط والشعاع الضوئي المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل تقع جميعا في مستوى واحد عمودي على السطح الفاصل
معامل الانكسار النسبي بين وسطين
هو النسبة بين جيب زاوية السقوط في الوسط الأول وجيب زاوية الانكسار في الوسط الثاني
ملاحظات هامة
إذا سقط شعاع عموديا على السطح الفاصل تكون زاوية السقوط صفرا وبالتالي تصبح زاوية الانكسار صفرا فينفذ الشعاع في الوسط الثاني على استقامته دون أن يعاني انكسارا