La الانكسار البصري إنها ظاهرة تحدث عندما يسقط الضوء بشكل غير مباشر على السطح الفاصل بين وسيطين ، لذلك يغير الضوء الاتجاه والسرعة. يستخدم على نطاق واسع في البصريات والفيزياء وكذلك في علم الفلك.
لذلك ، سنخصص هذه المقالة لنخبرك بكل ما تحتاج لمعرفته حول الانكسار البصري وخصائصه وأهميته.
ما هو الانكسار البصري
يشير الانكسار البصري إلى انتقال موجات الضوء من وسط مادي إلى آخر أثناء عملية الانتشار ، ثم يتغير اتجاهها وسرعتها على الفور. إنها عملية مرتبطة بانعكاس الضوء ويمكن أن تظهر في وقت واحد.
يمكن للضوء أن ينتقل في وسائط مادية مثل فراغ ، ماء ، هواء ، ماس ، زجاج ، كوارتز ، جلسرين ، ومختلف المواد الشفافة أو الشفافة. في كل وسيط ، ينتقل الضوء بسرعات مختلفة.
على سبيل المثال ، ينكسر الضوء عند الانتقال من الهواء إلى الماء ، حيث تتغير زاوية السفر وسرعته. العناصر التالية تشارك في أي ظاهرة انكسار الضوء:
- البرق الحادث: الشعاع الذي يصل إلى السطح بين الوسطين.
- شعاع منكسر: شعاع من الضوء ينحني عندما تنتقل الموجة عبر سطح ما.
- خرسانة عادية: خط تخيلي عمودي على السطح ، تم إنشاؤه من نقطة التقاء شعاعين.
- زاوية السقوط: الزاوية بين الشعاع الساقط والعادي.
- زاوية الانكسار: الزاوية بين الشعاع المنكسر والعادي.
ظاهرة الانكسار البصري
عندما يسقط الضوء على سطح يفصل بين وسيطتين ، مثل الهواء والماء ، ينعكس جزء من الضوء الساقط ، بينما ينكسر جزء آخر ويمر عبر الوسيط الثاني.
في حين أن ظاهرة الانكسار تنطبق بشكل أساسي على موجات الضوء ، فإن المفاهيم تنطبق على أي موجة ، بما في ذلك الموجات الصوتية والموجات الكهرومغناطيسية.
يتم استيفاء القوانين التي استنتجها Huygens والتي تحكم حركة جميع الأمواج:
- تقع الأشعة المنعكسة والمنكسرة في نفس المستوى.
- زاوية السقوط وزاوية الانعكاس متساوية.، فهم الزوايا التي شكلها الشعاع الساقط والشعاع المنعكس ، على التوالي ، متعامدين على سطح الفصل المرسوم عند نقطة السقوط.
تعتمد سرعة الضوء على الوسط الذي ينتقل من خلاله لذلك كلما كانت المادة أكثر كثافة ، كانت سرعة الضوء أبطأ والعكس صحيح. لذلك عندما ينتقل الضوء من وسط أقل كثافة (هواء) إلى وسط أكثر كثافة (زجاج) ، تنكسر أشعة الضوء بالقرب من الوضع الطبيعي ، وبالتالي فإن زاوية الانكسار ستكون أقل من زاوية السقوط.
وبالمثل ، إذا كان شعاع الضوء يمر من وسط أكثر كثافة إلى وسط أقل كثافة ، سينكسر بعيدًا عن الوضع الطبيعيبحيث تكون زاوية السقوط أقل من زاوية الانكسار.
أهمية
لقد ذكرنا بالفعل أن الانكسار البصري هو ظاهرة فيزيائية تحدث عندما يمر الضوء من وسط إلى آخر بكثافات مختلفة. هذه الظاهرة لها أهمية كبيرة في حياتنا اليومية وفي مختلف مجالات العلوم والتكنولوجيا.
أحد الأمثلة الأكثر شيوعًا للانكسار البصري هو تكوين أقواس قزح. عندما يمر ضوء الشمس عبر قطرات الماء في الغلاف الجوي ، ينكسر الضوء ويتناثر بأطوال موجية مختلفة ، مما ينتج عنه طيف الألوان الذي نراه في أقواس قزح. تُستخدم هذه الظاهرة أيضًا في بصريات العدسات وفي صناعة الأدوات البصرية ، مثل عدسات الكاميرا والمجاهر والتلسكوبات.
وبالإضافة إلى ذلك، الانكسار البصري أساسي في تصحيح الرؤية البشرية. عندما يدخل الضوء إلى أعيننا ، ينكسر من خلال القرنية والعدسة لتشكيل صورة على شبكية العين. إذا لم تنكسر العين الضوء بشكل صحيح ، يمكن أن تسبب مشاكل في الرؤية مثل قصر النظر ، وطول النظر ، والاستجماتيزم. العدسات اللاصقة تصحح مشاكل الانكسار هذه وتسمح للضوء أن ينكسر بشكل صحيح في العين.
في الصناعة ، يستخدم الانكسار البصري في تصنيع المواد الشفافة وقياس تركيز المحاليل. في الطب ، يستخدم الانكسار البصري لقياس كثافة وانكسار الأنسجة البيولوجية ، السماح بالكشف المبكر عن الأمراض.
بدون الانكسار البصري ، والتصوير ، وتصحيح الرؤية ، وتصنيع العدسات والأدوات البصرية الأخرى ، وكشف الأمراض ، والعديد من التطورات العلمية والتكنولوجية الأخرى التي تعمل على تحسين نوعية حياتنا لن تكون ممكنة.
أمثلة على الانكسار البصري
يمكن العثور على بعض الأمثلة الشائعة للانكسار البصري في الظواهر التالية:
- ملعقة صغيرة في فنجان: عندما نضع ملعقة صغيرة في كوب شاي ، يمكننا أن نرى كيف ينهار. إن تأثير انكسار الضوء هو الذي ينتج هذا الوهم البصري. تحدث نفس الظاهرة عندما نضع قلم رصاص أو قش في الماء. يتم إنشاء هذه الأوهام المنحنية بسبب انكسار الضوء.
- قوس المطر: تحدث أقواس قزح بسبب انكسار الضوء أثناء مروره عبر قطرات صغيرة من الماء معلقة في الغلاف الجوي. عندما يدخل الضوء إلى هذه المنطقة ، فإنه يتكسر ويخلق تأثيرات ملونة.
- هالة الشمس: هذه ظاهرة تشبه قوس قزح تحدث في أجزاء معينة من الكرة الأرضية أو في ظل ظروف جوية محددة للغاية. يتم إنشاء هذا عندما تتراكم جزيئات الجليد في طبقة التروبوسفير ، مما يؤدي إلى انكسار الضوء وتفتيته ، مما يجعل من الممكن تمييز الحلقات الملونة حول مصادر الضوء.
- ينكسر الضوء في الماس: الماس أيضًا يكسر الضوء ويقسمه إلى ألوان متعددة.
- النظارات والنظارات المكبرة: تعتمد العدسات المكبرة والعدسات التي نستخدمها على مبدأ انكسار الضوء ، حيث يتعين عليها التقاط الضوء وتشويه الصورة بحيث يمكن تفسيرها بالعين المجردة.
- شمس في البحر: يمكننا أن نرى ضوء الشمس يتغير زاويته وسرعته ، وينتشر عندما يمر عبر السطح ويخرج إلى البحر.
- الضوء من خلال الزجاج المعشق: يحدث انكسار الضوء أيضًا من خلال الزجاج أو البلور ، مما يؤدي إلى ترشيح الضوء ونشره في البيئة.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن التراجع البصري وخصائصه.