ما هو معامل الانكسار النسبي بين وسطين؟

1 إجابة واحدة

يستخدم مصطلح معامل الانكسار أو مؤشر الانكسار في قياس درجة الانكسار التي تصيب الإشعاع الضوئي الساقط أثناء عبوره من وسطٍ إلى آخر.

لحساب معامل الانكسار يتوجب أن تتوفر لدينا المعطيات التالية:

  • زاوية تماس الإشعاع الضوئي في الفراغ مع السطح (i): تنحصر هذه الزاوية بين الإشعاع الضوئي القادم، والعمود المرسوم في نقطة التقاء الإشعاع مع السطح.
  • زاوية الانكسار (r): وهي الزاوية التي تتشكل بين امتداد العمود المرسوم في نقطة التقاء الإشعاع الضوئي الساقط مع السطح الفاصل بين الوسطين، واتجاه الشعاع المنكسر في الوسط الجديد.

بعد معرفتنا للزاويتين الرئيسيتين في حساب معامل الانكسار، نستطيع حسابه من خلال المعادلة التالية: n = sin i / sin r، حيث n معامل الانكسار.

بالإمكان حساب معامل الانكسار بطريقةٍ أُخرى عن طريق قسمة سرعة الضوء لطول موجةٍ معينة (c) في الخلاء، على سرعة الضوء لذات طول الموجة ضمن وسطٍ مغاير (v)، بحيث تكون المعادلة: n = c / v.

يساهم اختلاف معامل الانكسار النسبي وفقًا لاختلاف الأطوال الموجية في الإشعاع الساقط هو السبب في حدوث ظاهرة الانحراف اللوني في العدسات.

تتمتع الأشعة السينية بمعامل انسكار أصغر من الواحد، ما يعني أن الأشعة السينية التي تحاول الانتقال من الهواء إلى وسط مغاير كالزجاج ستنكسر باتجاه تبتعد من خلاله عن العمود الذي قمنا بإنشائه في نقطة التقاء الشعاع مع السطح الفاصل بين الوسطين. في حال ما طبقنا ذات المثال السابق، مع تغيير الأشعة السينية بشعاع ضوئي، سنلاحظ أن الشعاع المنكسر سينطلق في الوسط الجديد وهو الزجاج باتجاه يقترب فيه من العمود، على عكس الأشعة السينية.

نلاحظ من التجربة السابقة أن سرعة انتقال الأشعة السينية في وسطٍ كالزجاج، أو أوساط مشابهة، أكبر من سرعتها في الخلاء، وهذا هو حال كافة الأشعة التي يكون معامل الانكسار فيها أقل من الواحد، أما الأشعة التي يكون معامل انكسارها أكبر من الواحد، فتكون ذات سرعة انتشار أكبر في الفراغ، مقارنةً بسرعة انتشارها في الأوساط المادية كالزجاج مثلًا.

في ما يلي عوامل الانكسار لبعضٍ من أكثر الأوساط شيوعًا:

  • الفراغ: 1.
  • الهواء: 1.0003 .
  • الماء: 1.333 .
  • الألماس: 2.417 .
  • الجليد: 1.31 .
  • الكحول الإيثيلي: 1.36 .

تدل القيمة الموجبة لمعامل الانكسار على قابلية نفاذ الأشعة عبر الوسط المادي، أما القيمة السالبة لمعامل الانكسار فتدل على عدم قابلية الوسط لإنفاذ الأشعة المستخدمة لإجراء عملية الانكسار، كما أن معامل الانكسار يساعد في المقارنة بين الأوساط المختلفة من ناحية الكثافة البصرية (optical density)، فالوسط صاحب القيمة الأعلى لمعامل الانكسار يكون أكثر كثافةً بصريةً من الأوساط ذات معاملات انكسار أقل قيمةً، كما تساعد معرفة قيم معامل الانكسار للأوساط المختلفة في توقع اتجاه الشعاع الضوئي المنكسر في الوسط الجديد.

يشير مصطلح ميل معامل الانكسار إلى التغير في قيمة معامل الانكسار مع ازدياد المسافة التي يعبرها الشعاع ضمن الوسط الجديد، يتم قياس ميل معامل الانكسار عبر ربطه بوحدة مسافة معينة، بحيث ينشأ بينهما علاقة نستطيع من خلالها تتبع الميل الحاصل في معامل الانكسار متى ما نرغب، وفي أي نقطة نختارها ضمن الوسط الجديد.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هو معامل الانكسار النسبي بين وسطين؟"؟