الهندسة البصرية هو مجال دراسي يبحث في مفاتيح التطبيقات المعتمدة على البصريات، فالعدسات مثلًا هي أحد الأدوات البصرية التي تساعد الهندسة البصرية في تصميمها، ولدينا أيضًا التلسكوب والمجهر وغيرهم من الأدوات التي تعتمد على الضوء وخصائصه من خلال الفيزياء والكيمياءْ، والبصريات هي مجال المعرفة التي يستخدمها المهندسون البصريون من أجل تصميم جميع الأدوات التي تتعامل مع الأشعة الضوئية، بالإضافة إلى القياس البصري الهندسي وهو العلم الذي يستخدم وسائل بصرية من أجل قياس الاهتزازات وقياس خصائص المواد الضوئية المختلفة عن طريق أجهزة قياس الانكسار.

وفي علم البصريّات، تعتبر زاوية السقوط هي الزاوية الواقعة بين شعاعين واقعين علي نفس السطح، بحيث يكون الخط المستقيم المنصّف لها عمودي عل ذلك السطح في نقطة تلاقي الشعاعين، ولفهم زاوية السقوط بشكل أكبر علينا التفكير بمفهوم الانعكاس الضوئي، فجميعنا يعلم أن الشعاع الضوئي عندما يصطدم بسطح أملس ومصقول مثل المرآة على سبيل المثال سوف ينعكس.

بعض المفاهيم الأساسية التي تبسط المفهوم الرئيسي لزاوية السقوط:

  • الشعاع الساقط: هو الشعاع الضوئي الذي يصطدم بالسطح الأملس.
  • الشعاع المنعكس: هو الشعاع الذي ينعكس بعيدًا عن الشعاع الساقط.
  • نقطة الورود: هي النقطة التي يتلاقى فيها الضوء مع السطح العاكس ويحدث منها الانعكاس، ويسمى المستقيم العمودي على هذه النقطة بالشعاع العادي.

يشكل الشعاع الساقط والشعاع المنعكس عند نقطة الورود زاويتين هما:

  • زاوية الورود: هي الزاوية المتكونة بين الشعاع الساقط الحقيقي والشعاع العادي.
  • زاوية الانعكاس: هي الزاوية المتكونة بين الشعاع العادي الشعاع المنعكس.

وتكون زاوية الورود مساوية لزاوية الانعكاس وتقعان على نفس المستوي مع الشعاع العادي العمودي على نقطة الورود.

سينحرف مسار الشعاع الضوئي عندما ينتقل من وسط إلى آخر مختلف بالكثافة، وهذا ما يسمى بانكسار الضوء، حيث يتألف الانكسار من مكونات مماثلة للانعكاس وهي:

  • الشعاع الساقط.
  • الشعاع المنكسر.
  • نقطة الورود.
  • الشعاع العادي في نقطة الورود.
  • بالإضافة إلى السطح الفاصل الذي يفصل بين الوسطين الشفافين الذين يعبرهما الشعاع الضوئي والمختلفين بالكثافة.

كما تتألف زاوية الانكسار من زاويتين هما:

  • زاوية السقوط بين الشعاع العادي والساقط.
  • زاوية الانعكاس بين الشعاع العادي والمنكسر.

ويمكن الربط بيت زاوية الانكسار وزاوية السقوط من خلال علاقة تسمى علاقة سنيل ديكارت أو قانون الانكسار الذي ينص على:

نسبة جيب زاوية السقوط والانكسار ثابتة دومًا وتتعلق بنوع الوسط الذي تمر فيه الأمواج، وتكافئ نسبة سرعة الأمواج الضوئية التي تمر في وسطين مختلفين، بحيث تكون الأشعة الساقطة والمنكسرة والمنعكسة جميعها واقعة على نفس المستوي، كما يمثّل قانون سنيل الصيغة التي تصف خصائص الشعاع الضوئي أو الموجات الأخرى التي تقوم بعبور وسطين مختلفين ومُتنحّيين مثل الهواء أو الماء أو الزجاج، حيث يستخدم هذا القانون في البصريات من أجل تتبع الأشعة المختلفة وحساب زوايا الانكسار والسقوط والبحث في مؤشر الانكسار للمادة.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي زاوية السقوط؟"؟