موضوع مفيد للعلميين خاصة

[عاشقة النجاح]

ان الضوء يسير بخطوط مستقيمةفي الاوساط الشفافة والان نريد ان نعرف ماذا يحدث له لو انتقل من وسط شفاف لاخرشفاف 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 منمصدر ضوئي خلال ثقب ضيق بحيث تكون مائلة على سطح الحوض ماذا تلاحظ ؟ تلاحظ إنالحزمة الضوئية تنفذ على استقامته دون تعاني اى انحراف .

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

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

الاستنتاج :-

1_ تسيرالأشعة الضوئية في خطوط مستقيمة في الوسط الشفاف المتجانس.

2 _ يحدث انكسارللضوء عندما يمر بميل من وسط شفاف متجانس إلي وسط آخر شفاف متجانس يختلف عنه فيالكثافة 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 شفافمتجانس إلي وسط آخر شفاف يختلف عنه الكشافة الضوئية .

ملاحظات :-

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

1_ وجود وسطين شفافينمختلفين في الكثافة الضوئية .
2_ إن تكون الأشعة الضوئية الساقطة على السطحالفاصل بين الوسطين مائلة.

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

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

(4) _الماءوالزجاج اكبر كثافة ضوئية من الهواء.

(5)_ إذا سقطت الأشعة الضوئية علىالسطح الفاصل بين وسطين شفافين بصورة عمودية فإنها تنفذ إلى الوسط الثاني دون أنتنكسر.

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


ملاحظات:-

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

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

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

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

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

تعريف الانعكاس الكلي:
وهو انعكاس الشعاع الساقط في الوسط الأكبر كثافةضوئية عندما تكون زاوية السقوط اكبر من الزاويةالحرجة.






قانونا الانكسار :

قانون الانكسارالأول :
نسبة جيب زاوية السقوط إلى جيب زاوية الانكسار لوسطين معينين هي مقدارثابت يعرف بمعامل الانكسار النسبي بين الوسطين.

قانون الانكسارالثاني:
يقع الشعاع الساقط والشعاع المنكسر في مستوى واحد مع العمود المقام مننقطة سقوط الشعاع على السطح الفاصل بين الوسطين.

قانون سنل:
ناتج ضربمعامل الانكسار المطلق للوسط الأول في جيب زاوية السقوط يساوي ناتج ضرب معاملالانكسار المطلق للوسط الثاني في جيب زاوية الانكسار.
معامل الانكسار النسبي بينوسطين:

اتمنى ان يفيدكم الموضوع في فهم درس الانكسار