ما هو انكسار الضوء في الفيزياء؟

1 إجابة واحدة

للضوء المرئي عدة خصائص مذهلة، مثل الانعكاس والانكسار والتشتت، الأمر الذي يؤثر على رؤيتنا للأشياء حولنا، فبدون الضوء المنعكس لن نستطيع الرؤية بتاتًا وبتلك المعلومة قد يتسنى لك تفسير عدم الرؤية في الظلام الكالح، عندما يسقط الضوء على جسم ما يمتص جزءًا منه ثم ينعكس الجزء المتبقي والذي تعمل شبكية العين على تجميعه بطريقة معينة فنتمكن من رؤيته، قبل أن أشرع في تعريف مفهوم الانكسار لاحظ معي الصورة التالية:

انكسار الضوء

يبدو القلم الموضوع في كوب من الماء كما لو أنه مكسور عند نقطة اتصاله بسطح الماء، يرجع سبب حدوث تلك الظاهرة إلى خاصية انكسار الضوء، يحدث الانكسار نتيجة تغيُّر سرعة الضوء أثناء انتقاله خلال وسطين مختلفين في الكثافة البصرية، فعندما ينتقل الضوء من الهواء ثم الزجاج ثم الماء تتغير سرعته فيظهر القلم كما لو أنه مكسور.

ويمكن وصف الانكسار على أنه انحناء في شعاع الضوء ،يحدث الانكسار أيضًا مع موجات الصوت والماء، نتيجة انتقاله من وسط شفاف إلى وسط آخر.

أي أن الضوء ينكسر عندما يمر خلال مادة ذات معامل انكسار مختلف أو فيما يُعرف بالكثافة البصرية (Optical density)، ويحدث التغيُّر في الاتجاه نتيجة تغيُّر السرعة كما أسلفت، لكن ما مدى انحناء الضوء؟ في الحقيقة، يعتمد مقدار الانحناء على أمرين هما:

  1. التغيُّر في السرعة: فعندما تؤدي مادة ما إلى إبطاء أو تسريع سرعة الضوء يؤدي ذلك إلى انحناء الضوء بمعدل يتوقف على نوع المادة التي انتقل خلالها.
  2. زاوية الشعاع الساقط: إذا اجتاز الضوء مادة معينة بزاوية كبيرة، سوف يكون مقدار الانكسار أكثر وضوحًا، وعلى الصعيد الآخر، إذا اخترق الشعاع الضوئي مادة أخرى بزاوية قائمة 90°سوف يؤدي ذلك إلى تباطؤ سرعته ولكن دونما حدوث أي انكسار على الاطلاق.

يمكن ملاحظة انكسار الضوء في عدة تطبيقات حياتية أو ظواهر طبيعية كما يلي:

  • العدسات: العدسة هي عبارة عن قطعة زجاج أو بلاستيك منحنية بشكل معين، ويوجد نوعان من العدسات:
    • العدسة المحدبة: ويكون وسطها أكثر سمكًا من أطرافها، وهذا النوع من العدسات يُستخدم في صناعة النظارات الطبية، حيث يمكن لأشعة الضوء المتوازية أن تتركز في نقطة تُعرف بالبؤرة، أي أنها تعمل على تجميع الضوء، واستنادًا إلى خاصية الانكسار يمكن استخدامها لتكبير الأشياء عند هؤلاء الذين يعانون من ضعف البصر.
    • ثاني نوع هو العدسة المقعرة: ويكون الانحناء الوسطي أرفع من الحواف، وهذا النوع يعمل على تشتت وانكسار الضوء بعيدًا أثناء دخوله أو خروجه من العدسة.
  • قوس قزح: يتكون قوس قزح أثناء هطول الأمطار وسطوع ضوء الشمس، إذ ينعكس كل لون من الطيف المرئي بزاوية مختلفة عن اللون الذي يسبقه ويليه، ينعكس الضوء داخل القطرة مغادرًا كل ندفة ماء صغيرة فينكسر في الهواء مما يؤدي إلى ظهور قوس قزح. من السهل محاكاة هذه الظاهرة الطبيعية في المنزل وبأدوات بسيطة للغاية، فكل ما تحتاج إليه هو زجاجة رذاذ وضوء الشمس، أطلق رذاذ الماء على شعاع الضوء سيكون ظل رأسك على الأرض دائما في مركز دائرة قوس قزح المتكونة، وفي بعض الأحيان يتكون ما يُعرف بقوس قزح ثانوي يحدث بسبب انعكاس كل شعاع من الضوء مرتين داخل قطرة الماء قبل أن يتركها منكسرًا في الهواء، يؤدي هذا الانعكاس الثنائي إلى تبديل ترتيب ألوان قوس القزح الثانوي، فبينما نرى اللون الأحمر في قمة قوس القزح الأولي، نجده في قاع قوس القزح الثانوي.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هو انكسار الضوء في الفيزياء؟"؟