انكسار الضوء

إلى فهرس موسوعة الضوء

مقدمة :

إذا سقط شعاع من الضوء على سطح يفصل بين وسطين شفافين أى يسمحان بمرور الضوء فيهما ، مثل الهـواء و الماء فإنه بصفة عامة ينقسم الضوء إلى جزئين ( كما فى شكل 26 ) . ينعكس جـزء من الضوء و يتبع فى ذلك قانوني الانعكاس ، أما الجزء الآخر فإنه يمر خلال الوسط الثاني ..

• معنى معامل الانكسار

• معامل الانكسار لبعض المواد

• العمق الظاهرى

• النظر من الماء الى مافوق السطح

معــــامل الانكســــار:

من المعروف أن الضــوء يسير فى الفراغ بسرعة تعتبر قيمتها من الثوابت الكونيـة و تسـاوى 3 × ⁸10 متر / ثانية  ( أى 300 ألف كيلومتر/ ثانية) . و الضـوء ينتقل أيضا فى مـواد كثـيرة و هى المواد الشفافة للضوء مثل الهـواء و الماء والزجاج . و ذرات هذه المـواد لها القدرة على امتصاص الضـوء وإعادة إبعــاثه و تشتيته و لذلك فإن الضـوء ينتقل فى المواد المختلفة بســرعات مختلفة أقل من سرعته فى الفضـاء . و تعتمد سرعة الضوء على نوع المادة . و لذلك فإنه عند انتقال الضوء من وسط إلى آخر فإن التغير من سرعته يسبب تغيرا فى اتجــاهه و تسمى هذه الظاهرة بالانكســار  refraction  ويحكمها قانونا "سنل" للانكســار Snell's law of refraction  .

 و لوصف مدى التغير فى سرعة الضـوء عند انتقاله من الفراغ إلى وسط معين يستخدم كميـة فيزيائيـة تسمى معامل الانكســار refractive index or index of refraction  و يعرف كالتالى :

 يعرف معامل الانكسار n  للمـادة على أنه النسبة بين سرعة الضوء فى الفراغ إلى سرعته فى المـادة أى أن :
 

        _{light speed in vacuum                   c}
n = ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ =  -----
          ^{its speed in material                  v}

أعلى الصفحة

معامل انكسار بعض المواد :

معامل  الانكسـار

المادة

نوع المادة

 2.419

ماس

مواد صلبة 20 درجة مئوية

1.523

زجاج ( كرون )

1.309

جليد

1.544

كلوريد صوديوم

1.458

كوارتز مصهور

1.501

بنزين

ســوائل20 درجة م

1.461

تترا كلوريد كربون

1.362

كحول أثيلى

1.333

ماء

1.000293

هواء

غازات

20° م  و 1  ضغط جوى

 1.00045

ثانى اكسيد الكربون

1.000271

أكسجين

1.000139

هيدروجين

و كما نرى من الجدول أن قيمة معامل الانكسار للمـواد أكبر من الواحد الصحيح ذلك لأن سرعة الضوء فى الفراغ أكبر من سرعته فى المـواد . فعلى سبيل المثال فإن معامل الانكسار للمـاس يساوى 2.419 و هذا يعنى أن سرعة الضوء فى الـماس v  تساوى :

 و لابد من الإشارة هنـا أن معامل الانكسار يعتمد على الطول الموجى للضــوء و القيم الموضحة فى الجدول تقابل الطول الموجى 589 نانومتر فى الفراغ و هو تقريبا منتصف المنطقة المنظورة  من الطيف.

أعلى الصفحة

العمـق الظاهرى :

و لسهولة تعيين العمق الظاهرى نستخدم الشكل(b)  حيث يكون المشاهد فوق الصندوق مباشرة و تكون الزوايا صغيرة من الشكل سنفرض أنd  هو العمق الحقيقى و أن d’  هو العمق الظاهرى و حيث أن الزوايا صغيرة فإن :
 

d          tan J₂       sinJ₂         n₁
    ــــــــــ  =  ـــــــــــــــ  =   ــــــــــــــ  =  ـــــــــــــ   =
d'           tanJ₁        sinJ₁        n₂

أعلى الصفحة

النظر من المــاء إلى ما فوق السطح :

حيث n₁  وسط سقوط الأشعة و هو الهواء و n₂   وسط الانكســار وهـو الماء و هو الأكبر و لذلك فإن d'  تكون أكبر من d و هو عكس الحالة السابقة التى كان فيها سقوط الأشعة من الماء و الرؤية فى الهواء .  

أعلى الصفحة