الانعكاس والانكسار
| English | العربية |
|---|---|
| normal/ˈnɔːml/ | العادي |
| angle of incidence/ˈæŋɡl ɒv ˈɪnsɪdəns/ | زاوية السقوط |
| angle of reflection/ˈæŋɡl ɒv rɪˈflekʃn/ | زاوية الانعكاس |
| virtual/ˈvɜːtʃuːəl/ | وهمية |
| refractive index/rɪˈfræktɪv ˈɪndeks/ | معامل الانكسار |
| total internal reflection/ˈtəʊtl ɪnˈtɜːnl rɪˈflekʃn/ | الانعكاس الكلي الداخلي |
| critical angle/ˈkrɪtɪkl ˈæŋɡl/ | أرق (هواء) |
| optical fibres/ˈɒptɪkl ˈfaɪbəz/ | الألياف البصرية |
ارتداد وانحناء الضوء
- المرآة تعكس الضوء؛ يبدو القلم الرصاص في كوب الماء مكسوراً.
- هذه هي الانعكاس والانكسار — الأمران الأساسيان اللذان يقوم بهما الضوء عند السطح.
- نقيس جميع الزوايا من العمودي: خط بزاوية $90°$ على السطح.
الانعكاس
- قانون الانعكاس: زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس (كلاهما مقاسة من العمودي).
- المرآة المستوية تُكوّن صورة لها: نفس الحجم، نفس المسافة خلف المرآة، وهي وهمية (لا يمكن التقاطها على شاشة).
قانون الانعكاس
ثني شعاع الضوء
أضئ الضوء داخل الماء أو الزجاج أو الألماس وغيّر الزاوية. يتباطأ الشعاع وينحرف نحو العمودي — كلما كان المادة أكثر كثافةً (معامل n أعلى)، زادت زاوية الانحناء. وهذا الانحناء هو سبب ظهور قصبة المشروب مكسورة في الكأس، ولمعان الألماس.
يصطدم شعاع بمرآة مستوية بزاوية $30°$ مع العمودي. بأي زاوية مع العمودي سينعكس؟
قانون الانعكاس: زاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط، وكلاهما يُقاس من العمودي.
الصورة في المرآة المستوية تكون:
تعطي المرآة المستوية صورة وهمية، بنفس الحجم، ونفس المسافة خلف المرآة — ولا يمكن التقاطها على شاشة.
الانكسار
- عندما يمر الضوء إلى مادة جديدة، تتغير سرعته وينحني.
- الانتقال من الهواء إلى الزجاج، يتباطأ وينحني نحو العمودي (لذلك $i > r$).
- معامل الانكسار يقارن درجة الانحناء:
يمر شعاع ضوء من الهواء إلى الزجاج. فإنه:
يسافر الضوء ببطء أكبر في الزجاج، لذا عند الانتقال من هواء → زجاج ينحرف نحو العمودي ($i > r$).
بالنسبة لدخول الضوء الزجاج، $\sin i = 0.80$ و$\sin r = 0.50$. ما معامل الانكسار؟
$n = \dfrac{\sin i}{\sin r} = \dfrac{0.80}{0.50} = 1.6$.
الانعكاس الكلي الداخلي
- خروج الضوء من الزجاج ينحني بعيداً عن العمودي. فوق زاوية معينة — الزاوية الحرجة $c$ — لا يستطيع الخروج نهائياً ويعكس كلياً.
- هذا هو الانعكاس الكلي الداخلي، ويحدث عندما تكون الزاوية الداخلية أكبر من $c$:
- يحافظ على ارتداد الضوء داخل الألياف الضوئية، خيوط الزجاج الرفيعة التي تنقل إشارات الإنترنت والهاتف.
الانعكاس الكلي الداخلي يحافظ على ارتداد الضوء على طول كل ألياف ضوئية حتى تضيء عند الطرف
يحدث الانعكاس الكلي الداخلي عندما يصطدم الضوء داخل الزجاج بالسطح بزاوية:
فوق الزاوية الحرجة، لا يستطيع الضوء الهروب ويعكس كلياً للداخل.
الألياف الضوئية تستخدم الانعكاس الكلي الداخلي لنقل إشارات الضوء.
ينعكس الضوء داخل الألياف عبر الانعكاس الكلي الداخلي، حاملاً إشارات الإنترنت والهاتف لمسافات طويلة.
لقد فهمت الأمر
- قِس الزوايا من العمودي؛ الانعكاس: زاوية i = زاوية r
- صورة المرآة المستوية وهمية، بنفس الحجم، ونفس المسافة خلفها
- الانكسار: الدخول للزجاج → يتباطأ، ينحني نحو العمودي؛ $n = \dfrac{\sin i}{\sin r}$
- فوق الزاوية الحرجة، يُعكس الضوء كلياً داخلياً (الألياف الضوئية)