الانكسار الضوئي هو أحد الظواهر الفيزيائية التي تحدث للضوء والتي نراها في كل مكانٍ من حولنا.
وخلال السطور القادمة سوف نوضح لكم تعريف انكسار الضوء والآلية التي يتم من خلالها.
كما سنشرح لكم معادلة وقانون الانكسار وأبرز تطبيقاته في حياتنا اليومية.
علاوة على التطرق إلى أهمية هذه الظاهرة وفوائدها وكيفية قياسها.
مع الإجابة على أبرز الأسئلة الشائعة التي تدور حولها.
محتوى المقال
تعريف الانكسار
- يُعرّف انكسار الضوء بأنه عملية انتقال الموجات الضوئية من وسط إلى آخر.
- وتكون سرعة انتقالها بين الوسطين مختلفة مما ينتج عنه حدوث انكسار وانحراف في مسار الضوء باتجاه الخط الوهمي العمودي، والذي يفصل بين الوسطين المختلفين.
- وتكون سرعته في الوسط الأول أعلى من سرعته في الوسط الثاني.
- تعتبر ظاهرة الانكسار الضوئي من الظواهر التي يمكن مشاهدتها يوميًا في الحياة.
- فعندما تقوم بوضع ملعقة داخل كوب يحتوي على الماء بطريقة مائلة تجد أنها تبدو وكأنها مكسورة.
- تم اكتشاف هذه الظاهرة من قبل العالم الفيزيائي المعروف باسم ويلبر ورد سنيل.
- حيث وضع القانون الخاص بزهرة الانكسار في القرن السابع عشر، وتم تسمية قانون الانكسار الضوئي باسم قانون سنيل.
“اقرأ أيضاً: استخراج رخصة قيادة سعودية بدون اختبار؛ إليك الطريقة والرسوم“
الآلية الخاصة بالانكسار الضوئي
تنتج ظاهرة الانكسار الضوئي بسبب حدوث تغير في السرعة التي ينتقل فيها الضوء من وسط إلى وسط آخر.
وكذلك بسبب حدوث تغيير في الطول الموجي للضوء في الأوساط المتنوعة، وتتمثل آلية الانكسار الضوئي في النقاط التالية:
تغيير السرعة الخاصة بالضوء بين عدة أوساط
تتغير السرعة الخاصة بالأطوال الموجية الضوئية التي تنبعث عندما تنتقل من وسط إلى وسط آخر.
فعلى سبيل المثال عندما ينتقل الضوء من الهواء إلى الزجاج نجد أن السرعة الخاصة بالضوء تقل بنسبة تعادل 75%.
حدوث تغيير في الاتجاه الخاص بالضوء
عندما يحدث انتقال الضوء من وسط إلى وسط آخر ينتج عنه تغيير في الاتجاه الخاص بالموجات الضوئية والتي تكون قريبة من السطح الذي يفصل بين الوسطين المتغيرين.
المعادلة الخاصة بالانكسار الضوئي
تعرف معادلة قانون الانكسار الضوئي باسم قانون معادلة سنيل، وذلك نسبة إلى مكتشف تلك الظاهرة كما قلنا.
وفي هذا القانون يتم الربط بين المعاملات الخاصة بالانكسار بين الوسطين المختلفين- اللذان تتحرك الموجة الضوئية بينهما- وبين الزوايا التي يتم تشكيلها بواسطة الانكسار.
ويتمثل قانون انكسار الضوء في التالي:
n1 / n2 = sin (α2) / sin α1
وتلك الرموز تشير إلى ما يلي:
- n1 : يمثل معامل الانكسار الخاص بالوسط الأول.
- n2 : يمثل معامل الانكسار الخاص بالوسط الثاني.
- α1 : زاوية السقوط التي تتكون ما بين الشعاع الساقط وبين الخط الوهمي العمودي الذي يفصل بين الوسطين.
- α2 : زاوية الانكسار التي تتكون بين الشعاع المنكسر داخل الوسط الثاني مع الخط العمودي الذي يفصل بين الوسطين.
“شاهد أيضاً: شاشة سمارت | أسعارها ومميزاتها وأفضل أنواعها”
التطبيقات التي توضح ظاهرة الانكسار الضوئي
حتى يتم فهم المعنى الخاص بظاهرة انكسار الضوء يجب معرفة بعض التطبيقات الخاصة به، والتي يتم من خلالها توضيح الظاهرة بطريقة علمية وواضحة.
وتتمثل تلك التطبيقات في التالي:
1-حدوث انكسار للضوء داخل العين
- تنطبق ظاهرة الانكسار الضوئي داخل العين عندما يحدث انتقال للضوء من الوسط الأول- والذي يتمثل في الهواء- إلى الوسط الثاني والذي يتمثل في القرنية.
- الجدير بالذكر أن الضوء يحدث له انكسار داخل القرنية بنسبة تصل إلى 80%، بينما الجزء المتبقي من الضوء والذي يمثل 20% منه يحدث له انكسار في العين الداخلية، بالتالي يتمكن الشخص من الرؤية.
2-حدوث انكسار للضوء في العدسات الخاصة بالنظارات
- يحدث انكسار للضوء داخل العدسات الخاصة بالنظارات الطبية وذلك عندما يتجمع الضوء على العدسات.
- كما يحدث له انكسار داخل عدسة زجاجية ذات سمك كبير بحيث يمكنه السماح بجعل الصور أقرب، وبالتالي تصبح الرؤية أوضح.
- وهذا مفيد جداً لبعض الأشخاص الذين يعانون من مشكلة ضعف شديد في الرؤية.
3-حدوث انكسار للضوء داخل التلسكوب
- يعتبر التليسكوب أحد الأمثلة التي تعبر عن تجربة انكسار الضوء ويتم من خلالها توضيح هذه الظاهرة.
- حيث يتم تجميع الأشعة الضوئية على عدسة كبيرة داخل التيلسكوب بحيث يمكنها المرور منه ويحدث لها الانكسار.
- بعد ذلك يتم تجميع الضوء في نقطة واحدة بحيث يكمل طريقه حتى يصل إلى عدسة أخرى أصغر من العدسة التي استقبلت الأشعة الضوئية.
- بالتالي ينتج عن الانكسار الضوئي داخل التلسكوب تقريب الأشياء البعيدة بحيث تصبح أكثر وضوحاً.
4-حدوث الانكسار الضوئي في قوس قزح
- تعتبر ظاهرة قوس قزح من أكثر الظواهر التي تثبت ظاهرة الانكسار الضوئي.
- حيث أن قوس قزح ينتج عندما تلتقي أشعة الشمس مع قطرات المطر التي تتساقط من السماء.
- فيحدث لتلك الأشعة الشمسية انكسار، وبالتالي يتشكّل قوس قزح.
أهمية الضوء في الحياة
- يعتبر الضوء من المصادر الأساسية التي نحتاج إليها في حياتنا اليومية.
- وهو من مصادر الحياة على الكرة الأرضية، كما أنه من المصادر الضرورية التي تحتاج إليها الكائنات الحية.
- حيث أن النباتات بحاجة إلى الضوء من أجل إتمام عملية البناء الضوئي الخاصة بها والمسؤولة عن العملية الحيوية لإنتاج الغذاء.
- ليس هذا فحسب؛ بل الإنسان- وكذلك الحيوان- بحاجة ملحة إلى وجود الضوء ليتمكن من الرؤية ويقوم بمهامه اليومية.
وحدة قياس معامل الانكسار
- يتم قياس الضوء من خلال جهاز يعرف باسم الرفراكتوميتر.
- وهذا الجهاز يقوم بتطبيق كافة القوانين والمعادلات التي تتعلق بظاهرة انكسار الضوء.
- عندما تنتقل الموجات الضوئية من وسط إلى وسط آخر مختلف عنه في الكثافة ينتج عنه ضغط وحرارة ثابتين، ويتم التعبير عن تلك التغيرات بمعامل يعرف باسم معامل الانكسار الضوئي.
- الجدير بالذكر أنه توجد معادلة عكسية واضحة ما بين معامل الانكسار والسرعة الخاصة بحركة الموجات الضوئية داخل الوسط.
- وتتمثل أهمية جهاز الرفراكتوميتر في قدرته على تحديد المدى الخاص بنقاوة المادة.
أهمية الانكسار الضوئي في حياتنا
- كثيراً ما يستخدم البشر ظاهرة الانكسار الضوئي ويستفيدون منها في اختراعاتهم.
- حيث يتم استخدامها في الحروب والمعارك، كما يستفاد منها في عمليات التصوير.
- بالإضافة إلى ذلك فإن أهمية انكسار الضوء تتمثل في إمكانية رؤية الإنسان لنفسه بالمرآة.
- ليس هذا فحسب؛ لكنه أيضاً من الظواهر الفيزيائية التي تساعد في معرفة وقياس المسافات بين الأجسام وبعضها البعض.
“قد يهمك أيضاً: ماهو تخصص الامن السيبراني؛ أهميته ومجالاته ووظائفه“
أسئلة شائعة
مما يتكون الضوء؟
يتكون الضوء من موجات كهرومغناطيسية والتي يمكن رؤيتها بالعين، حيث تسقط هذه الموجات على الأجسام مما يساعد في رؤيتها.
ما هي العوامل التي تؤثر على سرعة الضوء؟
تتغير سرعة الضوء نتيجة انتقاله من وسط شفاف إلى وسط آخر بحيث يختلف هذا الوسط عنه في الكثافة مثل الماء والهواء.
ما هو الجهاز الذي يتم استخدامه لقياس انكسار الضوء؟
يسمى الجهاز المستخدم في قياس انكسار الضوء باسم الرفراكتوميتر.
من خلال السطور السابقة تعرفنا معكم على ظاهرة الانكسار الضوئي.
كما أوضحنا لكم تعريف ومدى أهمية انكسار الضوء في حياتنا.
بالإضافة إلى توضيح قانونه ومعادلة قياسه، والتطرق إلى أبرز تطبيقاته المستخدمة في حياتنا اليومية.
نتمنى أن تكون هذه المقالة قد نالت إعجابكم، ولا تنسوا مشاركتها مع أصدقائكم ليستفيدوا منها.