يساهم البحث الشامل حول انكسار الضوء في إيضاح معرفة الفيزيائيين وأخصائيي البصريات بهذه الظاهرة ، بعد إجراء العديد من التطبيقات المعملية والعملية لفهم طبيعتها وكيف تحدث وكيف تفيد الإنسان. بصيغة pdf من هنا.
يعتبر الضوء أحد العناصر الأساسية والمهمة على الأرض لأنه يحتاجه جميع الكائنات الحية لاستمرار الحياة ، فمثلاً تستخدم النباتات الضوء لعملية التمثيل الضوئي ، والتي بدورها تساعدها على إنتاج الغذاء ، بينما يستخدمه البشر والكائنات الأخرى في يرون الأشياء ويميزونها أيضًا. فيما يتعلق بالتسخين في درجات حرارة منخفضة ، تجدر الإشارة إلى أن أشعة الضوء لها العديد من الخصائص الفيزيائية مثل الانعكاس والانتقال والانعراج والانكسار. البحث لمعرفة وجوده وكيف تتعرض موجاته للانحلال ، نلفت الانتباه إلى ذلك في السطور التالية.
طور الفيزيائيون مفهوم علمي ودقيق لظاهرة انكسار الضوء وهو كالتالي:
- انكسار الضوء هو انتقال وحركة موجات الضوء بسرعات مختلفة بين وسيطين.
- يؤدي هذا بطريقة معينة إلى انحراف الموجة عن مسارها الذي كان من المفترض أن تسلكه ، وتهبط باتجاه الخط الفاصل بين الوسيطتين ، أي الخط العمودي التخيلي.
- سرعة الموجات في البيئة الأولى أعلى نسبيًا مما كانت عليه في البيئة الثانية.
- وتجدر الإشارة إلى أن ظاهرة انكسار الضوء يمكن ملاحظتها بشكل يومي ، حيث تتجلى بوضع قلم قطري في كوب من الماء ، حيث سيظهر وكأنه مكسور.
- بالنسبة لأولئك الذين اكتشفوا قانون انكسار الضوء في أوائل القرن السابع ، كان الفيزيائي العظيم ويلبر ريد سنيل هو الذي أطلق على القانون قانون سنيل.
- أما العوامل التي تغير سرعة الضوء فيتم تمثيلها عندما ينتقل من وسط شفاف إلى آخر يختلف في الكثافة مثل الماء والهواء ، وتتحرك الموجات الصوتية في الهواء الدافئ بشكل مختلف عن الهواء البارد.
يحدث انكسار الضوء ، كما فسره العلماء ، نتيجة تغير كل من الطول الموجي للضوء وسرعته في الوسائط المختلفة ، كما سنوضح لك في النص التالي:
- تتغير سرعة أطوال موجات الضوء المنبعثة والمنبعثة من وسيط إلى آخر.
- لذلك في حالة مرور الضوء من الوسط الأول ، سواء كان هواءًا إلى الوسط الثاني ، سواء كان زجاجًا ، فإن سرعة موجات الضوء ستنخفض بنسبة 7٪ تقريبًا.
- عندما تنتقل موجات الضوء بين وسيطين مختلفين ، يتغير اتجاهها.
- يتغير اتجاه الموجات بالقرب من السطح الفاصل بين الوسيطتين.
- في بعض الأحيان يمكن أن تتغير سرعة واتجاه موجات الضوء معًا.
- إنها من الأشياء التي تساهم بشكل فعال في حدوث ظاهرة انكسار الضوء.
تُعرف معادلة انكسار الضوء ، كما ذكرنا سابقًا ، بمعادلة سنيل بالنسبة إلى مكتشفها ، لأن هذه المعادلة تربط شيئين مهمين ، وهما معاملات الانكسار في الوسطين المختلفين اللذين تنتقل بينهما موجات الضوء. والزاوية الناتجة عن الانكسار وهي كالتالي:
- (ن / ن = الخطيئة (α) / الخطيئة (α
- لأن كل رمز في المعادلة يمثل شيئًا كما هو موضح في الجدول أدناه:
| ن | معامل الانكسار للوسيط الأول |
| ن | الثاني يعني معامل الانكسار |
| و | تشكلت زاوية السقوط بين الشعاع الساقط ، وكذلك الخط الرأسي والتخيلي الذي يفصل بين الوسيطتين |
| و | تشكلت زاوية الانكسار بين كل شعاع لوسط الإنكار الثاني والعمودي التخيلي الذي يفصل بين الوسطين |
سوف نشير في النص التالي إلى أهم التطبيقات العلمية المتعلقة بظاهرة انكسار الضوء:
- ظاهرة قوس قزح هي واحدة من أكثر التطبيقات الطبيعية لفتا للنظر لظاهرة انكسار موجات الضوء.
- مكان حدوث انكسار أشعة الشمس المنبعثة.
- وعندما يمر عبر قطرات المطر ، فإنه ينتج 7 ألوان من الطيف تسمى قوس قزح.
- تنكسر موجات الضوء بسرعة في العين نتيجة انتقال الضوء من الوسط الأول وهو الهواء إلى الوسط الثاني وهو القرنية.
- حوالي 80٪ من الضوء ينكسر في القرنية.
- بينما النسبة المتبقية انكسارية في العين الداخلية مما يؤدي إلى قدرة الفرد على الرؤية.
- يحتوي التلسكوب على عدسة كبيرة تستقبل أشعة الضوء وتجمعها لانكسارها.
- يتسبب في تجمع الأشعة في نقطة ما لمساعدتهم على إكمال رحلتهم والتحرك نحو العدسة الصغيرة الأخرى.
- لذلك عندما تنظر من خلال التلسكوب ، فإن الأشياء البعيدة تُرى كما لو كانت أقرب.
- تجمع عدسات النظارات الضوء بشكل فعال وتنكسر.
- وفي العدسات الزجاجية السميكة ، لأن ذلك يعني تكبير الصورة.
- هذا يجعله أكثر قابلية للفهم بالنسبة لأولئك الذين يعانون من إعاقات بصرية شديدة.
- عندما تنتقل أشعة الضوء عبر الهواء إلى عدسة الكاميرا الزجاجية ، والتي تبدو محدبة نسبيًا ، فإنها تنكسر.
- يحدث هذا بسبب تغيير الوسط من الهواء إلى الزجاج واصطدام أشعة الضوء بمادة نترات الفضة داخل الكاميرا ، مما يؤدي إلى التقاط صورة واضحة.
يوجد جهاز خاص يقيس معامل انكسار الضوء. نذكر في النص التالي عنوانه وفكرة عمله:
- الجهاز الذي يقيس انكسار الضوء يسمى مقياس الانكسار ويعمل مع كل من المعادلات والقوانين المتعلقة بهذه الظاهرة.
- عندما تنتشر موجات الضوء من وسط إلى آخر بكثافة مختلفة ، يتم إنشاء ضغط ودرجة حرارة ثابتين ، والتي يتم التعبير عنها بواسطة عامل يُعرف باسم مؤشر الانكسار.
- هناك معادلة عكسية واضحة بين معامل الانكسار وسرعة موجات الضوء في الوسط.
- بينما يلعب قياس معامل الانكسار بمقياس الانكسار دورًا رئيسيًا في تحديد نقاء المادة.
- من الجدير بالذكر أن هذا الجهاز شائع الاستخدام في العديد من التطبيقات الفيزيائية والكيميائية.
تدخل ظاهرة انكسار الضوء في العديد من المجالات العلمية في الحياة ، لما لها من أهمية كبيرة ولا غنى عنها وتتجلى في الآتي:
- حروب البقاء على قيد الحياةعمل المؤرخ أرخميدس على صنع عدسة كبيرة حتى تضيء أشعة الشمس أشرعة السفن التي جاءت لمحاربتها ، حيث احترقت بالكامل بسبب هذا الأمر ، مما أدى به ورجاله إلى الهروب بسهولة من الحرب.
- التصوير: يستخدم المصورون الضوء المنكسر من الجسم وينعكس مرة أخرى على الكاميرا لإنشاء صور جميلة وعالية الجودة.
- رؤية نفسك في المرآةعندما تنعكس خطوط الضوء على المرآة ، يرى الناس أنفسهم بوضوح فيها.
- قياس المسافات بين الأشياء: باستخدام انكسار الضوء ، يمكن للعلماء تحديد المسافة بين النجوم والمجرات والكواكب البعيدة ، كما تم قياسها بالسنوات الضوئية.
الضوء من النعم المهمة التي منحنا إياها الله تعالى ، لذا فإن كلا من الشمس والقمر ، بصرف النظر عن تسلسل الليل والنهار ، يسخرون منا لأنها عملية كونية وطبيعية مذهلة للغاية. مفيد لحياة الكثير من الناس الانكسار فنجد أنه تم استخدامه في صناعات مختلفة كالنظارات الطبية والعدسات اللاصقة والتلسكوبات وغيرها ، لذلك علينا أن نشكر الله تعالى على هذه النعمة طوال الوقت.