العلوم الفيزيائية — البصريات: انكسار الضوء: قانون الانكسار وتطبيقاته — السنة الثالثة متوسط — المنهاج الجزائري

البصريات: انكسار الضوء: قانون الانكسار وتطبيقاته

انكسار الضوء هو تغير اتجاه انتشار الضوء عندما ينتقل من وسط شفاف إلى وسط شفاف آخر مختلف في الكثافة الضوئية. هذه الظاهرة تفسر العديد من الظواهر الطبيعية والتطبيقات التكنولوجية.

مفهوم الانكسار

عندما يسقط شعاع ضوئي على سطح فاصل بين وسطين شفافين مختلفين، فإن جزءاً منه ينعكس والجزء الآخر ينفذ إلى الوسط الثاني منحرفاً عن مساره الأصلي. هذا الانحراف يُسمى الانكسار.

قانون الانكسار (قانون ديكارت – سنيل)

ينص قانون الانكسار على أن:

1. الشعاع الساقط والشعاع المنكسر والعمود المقام على السطح الفاصل تقع جميعاً في مستوى واحد.
2. نسبة جيب زاوية السقوط (i) إلى جيب زاوية الانكسار (r) هي مقدار ثابت يساوي معامل انكسار الوسط الثاني بالنسبة للأول: sin i / sin r = n₂₁

معامل الانكسار

معامل الانكسار (n) هو نسبة سرعة الضوء في الفراغ (c) إلى سرعته في الوسط (v): n = c / v

قيم معامل الانكسار لبعض المواد:

• الهواء: n = 1.0003 (يقرب إلى 1)
• الماء: n = 1.33
• الزجاج: n = 1.5
• الألماس: n = 2.42

اتجاه الانكسار

• إذا انتقل الضوء من وسط أقل كثافة إلى وسط أكثر كثافة (هواء ← ماء)، يقترب الشعاع المنكسر من العمود (زاوية الانكسار أصغر من زاوية السقوط).
• إذا انتقل الضوء من وسط أكثر كثافة إلى وسط أقل كثافة (ماء ← هواء)، يبتعد الشعاع المنكسر عن العمود (زاوية الانكسار أكبر من زاوية السقوط).

الانكسار الكلي

عندما ينتقل الضوء من وسط أكثر كثافة إلى وسط أقل كثافة بزاوية سقوط أكبر من الزاوية الحرجة، يحدث انعكاس كلي للضوء داخل الوسط الأكثر كثافة. هذه الظاهرة تستخدم في:

• الألياف البصرية: نقل الإشارات الضوئية لمسافات طويلة
• منشور الرؤية الليلية: في المناظير
• تطبيقات طبية: المناظير الطبية

مثال تطبيقي: قلم يبدو مكسوراً في الماء

عند وضع قلم في كأس ماء، يبدو القلم وكأنه مكسور عند سطح الماء. هذا بسبب انكسار الضوء: الضوء الخارج من الماء ينحرف عند انتقاله إلى الهواء، مما يجعل عينك ترى القلم في موضع غير حقيقي.

تمرين

السؤال: يسقط شعاع ضوئي من الهواء إلى الماء بزاوية سقوط 45°. إذا كان معامل انكسار الماء = 1.33، احسب زاوية الانكسار.

التطبيق: لماذا تبدو البركة الضحلة أعمق مما هي عليه في الواقع؟ اشرح باستخدام مفهوم انكسار الضوء.

للمزيد من الدروس

يمكنك الاطلاع على درس انعكاس الضوء وانكساره وكذلك العدسات الرقيقة: أنواعها وتكوين الصور.

دروس مشابهة:

• الفيزياء — الضوء: انتشار الضوء وانعكاسه — الأولى ثانوي (شعب علمية) –
• الفيزياء — الميكانيكا: الضغط في السوائل — الأولى ثانوي (شعب علمية) –
• الفيزياء — الطاقة: مصادر الطاقة وتحولاتها — الأولى ثانوي (شعب علمية)