ما هو قانون الانكسار الأول في الفيزياء؟

1 إجابة واحدة

في الفيزياء، نعرف الضوء على أنه الطاقة الذي تحوي إشعاعًا كبيرًا، ويمكن رؤية الضوء بالعين المجردة ولولاه لما كان الإنسان قادرًا على الرؤية؛ إذ أن عملية الرؤية البشرية تحدث بواسطة انعكاس الضوء عن الأجسام وانتقاله إلى العين فتتشكل صورة هذا الجسم. وللضوء العديد من الخواص: منها الانعكاس والانتشار والاستقطاب والتأثير الكيميائي بالإضافة إلى انكسار الضوء.

والانكسار هو كما ذكرت خاصة من خاصيات الضوء، وقد ظهر تعريفه بواسطة الفيزياء الكلاسيكية. بكلمات بسيطة، انكسار الضوء هو انحراف الأشعة عند انتقالها من وسط شفاف إلى آخر وتتغير عندها موجات الضوء.

وكما هي جميع الخواص الفيزيائية، للانكسار تفسير يتمثل في: عندما ينتقل الضوء في وسط مائي، يتباطأ بسبب حدوث ذبذبات في الإلكترونات المحيطة لأن الضوء هو موجات كهرومغناطيسية، بالتالي فإن هذه الإلكترونات تُطلق موجات كهرومغناطيسية تتقاطع مع موجات الضوء. بعد ذلك، يؤدي التباطؤ في أشعة الضوء إلى تغير زاوية الانتقال أي ينكسر الضوء ويصبح خطًا مسقيمًا لكن بزاوية مختلفة ولأنه لا يوجد جزئيات في الفراغ أي لا يوجد ما يعيق الضوء أو يبطئه، تزيد سرعته.

يوجد عدة ظواهر مرتبطة بانكسار الضوء، منها قوس قزح الذي يحدث بسبب انكسار الضوء عندما يمر ضمن قطرات الماء المحملة بالهواء ويظهر قوس قزح عند انكسار الضوء بزاوية قدرها 42 درجة.

ومن الظواهر المشهورة أيضًا: تبدو العصا أو القضيب الذي غُمر جزء منه بالماء كأنه مكسور وذلك بسبب انكسار أشعة الضوء أثناء انتقالها من الهواء إلى الماء. كما أن ظاهرة السراب التي غالبًا ما تحدث في الصحراء هي إحدى الأمثلة الواقعية عن انكسار الضوء. ومن الجدير بالذكر أنه لولا ظاهرة الانكسار لما كنّا قادرين على الرؤية.

وفي الانكسار، يوجد قانون يدعى بقانون سنيل أو قانون ديكارت أو قانون سنيل-ديكارت وهو عبارة عن قانون رياضي يصف العلاقة التي تربط بين الانكسار وزوايا السقوط. يجدر بالذكر أن القانون هذا قد سُمي على اسم العالم ويلبرورد سنيلوس.

وينص قانون سنيل على أن:

جيب زوايا الانكسار في وسطين هي مناسبة لنسبة السرعة في الوسطين.

يعود تاريخ القانون إلى العالم الإغريقي كلاوديوس بطليموس الذي حاول إيجاد علاقة بين زوايا الانكسار لكنه لم يستطع إيجاد نسبة دقيقة للزوايا الكبيرة لكنه كان واثقًا من أنه استطاع وضع قانونًا دقيقًا لدرجة أنه زوّر النتائج لكي يبدو قانونه صحيحًا.

وثم كان العربي ابن سهل هو أول من استطاع شرح قانون الانكسار بشكل صحيح وثم اكتشف العالم توماس هاريوت قانون سنيل عام 1602 لكنه لم ينشر نتائج أبحاثه ولم تكتشف إلا بعد مرور أعوام طويلة. ثم في عام 1621 وضع ويلبرورد سنيليوس الصيغة الرياضية ولم تنشر أيضًا إلا بعد وفاته وثم استخدمه رينيه ديكارت بعد 15 عامًا من أجل حساب جيوب الزوايا.

يقوم القانون الأول للانكسار على مبدأ أن جميع الأمواج الساقطة والمنكسرة والمنعكسة موجودة على السطح ذاته.
نص لقانون سنيل:

(جيب زاوية الانكسار من الوسط الأول للوسط الثاني) على (جيب زاوية الانكسار الموجة في الوسط الثاني) = (سرعة الضوء في الوسط الأول) على (سرعة الضوء في الوسط الثاني) = (معامل انكسار الوسط الأول) على (معامل انكسار الوسط الثاني).

يستخدم قانون سنيل في العديد من المجالات مثل:

  • البصريات وطب العيون.
  • علم الأحجار الكريمة
  • التجارب البصرية.
  • الأجهزة البصرية كالنظارات والعدسات اللاصقة والكاميرات.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هو قانون الانكسار الأول في الفيزياء؟"؟