الانكسار Refraction، معامل الانكسار و قانون سنيل Snell’s Law

الانكسار Refraction ، معامل الانكسار و قانون سنيـل Snell’s Law

في الفيزياء ، الانكسـار هو التغير في سرعة واتجاه الموجة عندما تدخل وسطًا جديدًا، ربما يكون المثال الأكثر شيوعًا هو انكسار الضوء الأبيض في المنشور مما يؤدي إلى انحراف الأطوال الموجية للضوء بكميات مختلفة وإنتاج قوس قزح. لكن الانكسـار يحدث أيضًا في أنواع أخرى من الموجات ، بما في ذلك الصوت والماء.

أمثلة على الانكسار

فيما يلي أمثلة لانكسار أنواع مختلفة من الموجات:

• يؤدي انكسار الضوء في المنشور إلى انحناء الضوء البنفسجي إلى حد كبير بينما يكون انحناء الضوء الأحمر أقل، مما ينتج عنه قوس قزح، فعملية فصل الضوء حسب الطول الموجي يعرف بـ “التشتت”.
• ينكسر الماء ويشتت الضوء في الغلاف الجوي ، مكونًا قوس قزح.
• يحدث انكسار الصوت عندما تنتقل الموجة الصوتية من الهواء الدافئ إلى الهواء البارد، حيث يتناقص الطول الموجي للموجة الصوتية.
• تنحني عدسة العين البشرية عن طريق الانكسـار ، وتشكل صورًا على شبكية العين.
• يبدو العنصر المستقيم ، مثل قلم الرصاص ، منحنيا عند غمره جزئيًا في الماء بسبب انكسار الضوء في الماء.
• تنكسر موجات الماء عندما تنتقل من المياه العميقة إلى المياه الضحلة ، أو العكس. كما تنتقل موجات الماء بشكل أسرع في المياه العميقة وأبطأ في المياه الضحلة.

معامل الانكسار

معامل الانكسـار هو رقم بلا أبعاد يقارن سرعة الضوء في الفراغ بسرعته في وسط معين :

n = c / v

هنا ، n معامل الانكسـار و c هي سرعة الضوء في الفراغ ، و v هي سرعة الطور. إذن فإن معامل الانكسـار في الفراغ هو 1. و معامل انكسار الضوء في الماء عند 20 درجة سيليزية هو 1.333.

فمعامل الانكسـار الذي يقارن سرعة الموجة بسرعة الضوء في الفراغ هو المعامل المطلق للانكسار. ففي بعض المراجع ، تحل سرعة الضوء في الهواء عند درجة الحرارة والضغط القياسيين محل سرعة الضوء، وفي هذه الحالة تكون القيمة ليست “مطلقة”.

 

قانون سنيـل Snell’s Law

يصف قانون سنيـل انكسار الضوء. فبالنسبة لزوج من الوسائط ، فإن نسبة جيوب زاوية السقوط θ₁ وزاوية الانكسـار θ₂ تساوي نسبة سرعات الطور للوسائط (v₁ / v₂) أو معاملات الانكسـار (n₂ / n₁). معامل الانكسـار هو:

sin θ₁ / sin θ₂ = v₁ / v₂ = n₂ / n₁

و عليه فإن قانون الإنكسـار يساوي :

n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂

كيف يحدث انكسار الضوء

قد تتساءل لماذا يغير الضوء مساره وسرعته عندما يدخل إلى وسط جديد. في الحقيقة هناك سببين رئيسين لذلك و هما :

• سرعة الضوء: الضوء هو تذبذب كهرومغناطيسي يجعل المادة تتذبذب أيضًا. على وجه الخصوص ، تهتز إلكترونات الذرات وتصدر موجات كهرومغناطيسية استجابة للضوء. كما تتفاعل هذه الموجات مع موجات الضوء ، مما ينتج عنه موجة مركبة أبطأ (تداخل بناء). و هنا يقوم الوسط بإبطاء الضوء ، ولكن إذا عاد إلى الفراغ فلا يوجد تأثير تباطؤ ، لذا فهو يعود إلى سرعته الأصلية.
• اتجاه الضوء: يرجع السبب في انحناء الانكسـار لمسار الضوء إلى أن جزءًا من الموجة يضرب الوسط في وقت أبكر من الجزء الآخر. جانب الموجة الذي يسير بشكل أبطأ يدور الموجة بأكملها في هذا الاتجاه، فتنحني الموجة بعيدًا عن السطح أو نحو الوضع الطبيعي حيث تنتقل إلى مادة أبطأ. كما ينحني نحو السطح أو بعيدًا عن الوضع الطبيعي لأنه يدخل مادة أسرع. من حيث الجوهر ، يظل تردد الموجة كما هو ، لكن الطول الموجي يتغير. أو ، مع انخفاض السرعة  يتناقص الطول الموجي.

وتجدر الإشارة إلى أن لون الضوء لا يتغير مع دخوله الوسط، فالطول الموجي يتغير ، ولكن التردد (واللون) يظلان كما هما.

 

المصدر : www.sciencenotes.org

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية (أكثر من 25 لوحة) من تصميم الأستاذ أكرم أمير العلي

 

تطبيقات كيميائية من تصميم الأستاذ أكرم امير العلي متوفر للجوالات التي تعمل بنظام أندرويد android على سوق جوجل بلاي google play و من بينها تطبيق ملصقات الجـدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرة في نفس الوقت كل عنصـر على حدة (اللغة العربية).

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2