إنكسار الضوء
نغرز ثلاثة دبابيس على استقامة واحدة ثم نضع أمامهم المرآة كما بالشكل :
- نبحث عن وضعية للعين بحيث صورة الدبوس الأقرب للمرآة تحجب صورتي الدبوسين الآخرين
- نغرز دبوسا رابعا بحيث يحجب رأسه صور رؤوس الدبابيس الأخرى
- نغرز دبوسا آخر على الاستقامة مع الدبوس الرابع و رؤوس الدبابيس 1 و 2 و 3 على المرآة
- ارسم المستقيم المار بالدبوسين الرابع و الخامس
- في أي نقطة يقطع المرآة
- ارسم الناظم للمرآة في هذه النقطة
ظاهرة ارتداد الضوء من سطح عاكس وفق جهة معينة تدعى الانعكاس ،حيث أن الشعاع الوارد و الشعاع المنعكس و الناظم للسطح في نقطة الورود تقع في نفس المستوي ، و زاوية الانعكاس تقايس زاوية الورود . إذا كانت زاوية الورود معدومة فإن زاوية الانعكاس معدومة.
شاهد الوثائق 1 ، 2 ، 3 صفحة 10
- ما هي ظاهرة السراب ؟
- ما هو قوس قزح ؟
- على ما يعتمد مبدأ عمل النافورة الضوئية ؟
- انحراف الضوء : رأينا في النشاط السابق أن الضوء ينعكس عندما يرد الى سطح عاكس ، ماذا يحدث له عندما يجتاز السطح الفاصل بين وسطين شفافين ؟
ضع كمية من الماء في حوض شفاف ، ثم اسقط حزمة ضوئية رفيعة (ضوء ليزر) على السطح الحر للماء لتجسيد مسار الضوء في الهواء نستخدم غبار الطباشير مثلا ، و لتجسيد مشاهدة مساره داخل الماء نستخدم مادة ملونة مثل الفليورسين أو الإيوزين أو قطراتمن الحليب
- صف ما تشاهد ، ماذا تستنتج ؟
- عندما تسقط حزمة ضوئية على سطح الماء ، يحدث لها انعكاس و الجزء الآخر ينفذ في الماء مع انحراف في مساره ، تسمى هذه الظاهرة الأخيرة "ظاهرة انكسار الضوء"
- الحزمة الواردة و الحزمة المنكسرة تقعان في نفس المستوى
- نسمي الشعاع المنتشر في الوسط الأول الشعاع الوارد
- نسمي الشعاع المنتشر في الوسط الثاني الشعاع المنكسر
- نسمي السطح الذي يفصل بين الوسطين الشفافين الأول و الثاني : السطح الكسر
من الماء إلى الهواء
- نثبت بالعجينة دبوسين في قعر حوض زجاجي شفاف به ماء على نقطتين معينتين سابقا على الورقة التي تحت الحوض
- ننظر على احد الجوانب و نثبت دبوسا ثالثا بحيث يحجب راسي الدبوسين الآخرين ثم دبوسا رابعا
- ننزع الحوض و نمثل الشعاع الوارد و الشعاع البارز , ماذا تلاحظ ؟
- عندما ينتقل الضوء من وسط شفاف إلى آخر ينحرف عن مساره فنقول حدث له انكسار
- إذا انتقل الضوء من الهواء إلى الزجاج (أو الى الماء) ، فإن زاوية الورود أكبر من زاوية الانكسار
- تكون زاوية الورود أقل من زاوية الانكسار إذا انتقل الضوء من الهواء إلى الماء ، أو من الزجاج الى الهواء
- الشعاع الوارد و الشعاع المنكسر و الناظم للسطح الكاسر في نقطة الورود تقع في مستو واحد
هو التحول المفاجئ لمسار الضوء عندما يجتاز السطح الفاصل بين وسطين شفافين.
- القانون الاول: الشعاع المنكسر يقع في مستوي الورود ، الذي يشمل الشعاع الوارد و الناظم للسطح الكاسر عند نقطة الورود.
- القانون الثاني: من اجل وسطين شفافين نسبة "جيب" زاوية الورود الى "جيب" زاوية الانكسار ثابتة أي:
يسمى الثابت "القرينة النسبية الانكسار الضوء للوسط الثاني بالنسبة للوسط الأول" ، ويرمز لها بالرمز
(القانون الثاني تم استخراجه في حصة الأعمال المخبرية)
- إذا كان الوسط الأول هو الهواء تدعى هذه النسبة قرينة الانكسار المطلقة للوسط الثاني و يكتب القانون الثاني للانكسار :
- عندما ينتقل الضوء من وسط أقل كسرا إلى وسط أشد كسرا ، يقترب الشعاع المنكسر من الناظم ، و ينحرف عن مساره بزاوية تدعى زاوية الانحراف يرمز لها بـ
- عندما ينتقل الضوء من وسط أشد كسرا إلى وسط أقل كسرا ، يبتعد الشعاع المنكسر عن الناظم.
- في الحالة التي ينتقل فيها الضوء من وسط اقل كسرا الى وسط اشد كسرا ، فإن زاوية الانكسار تأخذ قيمة حدية " " عندما تصل زاوية الورود الى القيمة °90
- في الحالة التي ينتقل فيها الضوء من الهواء إلى وسط شفاف قرينة انكساره تحسب الزاوية الحدية بالعلاقة :
- في الحالة التي يرد فيها الضوء من وسط أشد كسرا الى وسط اقل كسرا، فإنه:
ينفذ الى الوسط الثاني مبتعدا على الناظم اذا كانت:
ينعكس كليا اذا كان:
نلخص كل هذه الحالات في المخططات التالية حيث
- الموشور وسط ضوئي شفاف و متجانس محدد بسطحين مستويين غير متوازيين
- نسمي السطحين وجهي الموشور ، و خط تقاطعهما يدعى حرف الموشور.
- الزاوية المحصورة بين السطحين تسمى زاوية الموشور و رمزها A .
- يمثل الموشور على شكل مثلث
نسقط أشعة الشمس على أحد و جهي مخروط فنلاحظ بروزها من الوجه الثاني على شكل حزمة ملونة بألوان الطيف .
نعيد نفس التجربة السابقة و ذلك بوضع مرشح ملون(أحمر مثلا) مزود بحاجز عاتم به شق ، نلاحظ بروز حزمة ضوئية حمراء اللـون.
يحلل الموشور الضوء الأبيض إلى ألوانه الأصلية (ألوان الطيف المرئية) ، تدعى هذه الظاهرة بتبدد الضوء .
لدراسة مسير الشعاع الضوئي عبر الموشور ، نستعمل منبع ضوئي وحيد اللون (لتفادي حدوث ظاهرة التبدد) و موشور قرينة انكساره
( يمكن للأستاذ أن يقدم للتلاميذ برهانا هندسيا مبسطا عن ذلك )
مما سبق يمكن استنتاج علاقات الموشور التالية :
- الشرط الأول: حتى يبرز الشعاع الوارد من الموشور ، ينبغي أن يصل هذا الشعاع إلى الوجه الثاني للموشور بزاوية ورود اصغر أو تساوي الزاوية الحدية للانكسارالتي تميز مجموعة مادة الموشور والهواء ، وعليه لا يمكن لأي شعاع وارد أن يخرج من موشور إلا إذا كانت زاوية هذا الموشوراقل من ضعفي الزاوية الحدية للانكسار ، ونكتب :
- الشرط الثاني: القيم اللازم إعطائها لزاوية الورود حتى يكون هناك بروز ، بعد تحقق الشرط الأول ، هي القيم التي تحقق العلاقة التالية : حيث :هي أدنى قيمة لزاوية الورود على الوجه الأول للموشور .
نحصل على أدنى انحراف
حيث :
يحدث انعكاس كلي للشعاع الضوئي الساقط على الوجه الثاني للموشور إذا تحقق الشرط التالي :