انكسار الضوء

مقدمة :

إذا سقط شعاع من الضوء على سطح يفصل بين وسطين شفافين أى يسمحان بمرور الضوء فيهما ، مثل
الهـواء و الماء فإنه بصفة عامة ينقسم الضوء إلى جزئين . ينعكس جـزء من الضوء و يتبع فى ذلك قانوني الانعكاس ، أما الجزء الآخر فإنه يمر خلال الوسط الثاني
و إذا كان الشعاع الساقط غير متعامد مع السطح الفاصل فإن الشعاع المار لن يكون على استقامة الشعاع الساقط و لكن يمر بزاوية مختلفة أى ينحرف عن مساره و يقال أنه انكسر و تسمى الزاوية بين الشعاع الساقط و العمود المقام على السطح الفاصل عند نقطة السقوط بزاوية السقوط و الزاوية بين الشعاع المنكسر و نفس العمود بزاوية الانكســار. و تعتمد زاوية الانكسار على زاوية السقوط و على نوع الوسطين أو بالأحرى على معامل انكســار الوسطين.
معــــامل الانكســــار:
من المعروف أن الضــوء يسير فى الفراغ بسرعة تعتبر قيمتها من الثوابت الكونيـة و تسـاوى 3 × 810 متر / ثانية ( أى 300 ألف كيلومتر/ ثانية) . و الضـوء ينتقل أيضا فى مـواد كثـيرة و هى المواد الشفافة للضوء مثل الهـواء و الماء والزجاج . و ذرات هذه المـواد لها القدرة على امتصاص الضـوء وإعادة إبعــاثه و تشتيته و لذلك فإن الضـوء ينتقل فى المواد المختلفة بســرعات مختلفة أقل من سرعته فى الفضـاء . و تعتمد سرعة الضوء على نوع المادة . و لذلك فإنه عند انتقال الضوء من وسط إلى آخر فإن التغير من سرعته يسبب تغيرا فى اتجــاهه و تسمى هذه الظاهرة بالانكســار refraction

ويحكمها قانونا "سنل" للانكســار Snell's law of refraction .
و لوصف مدى التغير فى سرعة الضـوء عند انتقاله من الفراغ إلى وسط معين يستخدم كميـة فيزيائيـة تسمى معامل الانكســار refractive index or index of refraction و يعرف كالتالى :
يعرف معامل الانكسار nللمـادة على أنه النسبة بين سرعة الضوء فى الفراغ إلى سرعته فى المـادة
العمـق الظاهرى :
عندما ننظر إلى جسم فى قاع إناء مملوء بسائل كحمام سباحة مثلا أوإلى قطعة عملة فى قاع كوب مملوء بالماء أو كما هو موضح فى شكل إذا نظر شخص من فوق سطح الماء إلى الصندوق الغارق فى الماء فإنه يرى الجسم على عمق أقل من العمق الحقيقى و السبب فى ذلك هو أن الضوء الصادر من الصندوق سينكسـر عند انتقاله إلى الهواء مبتعدا عن العمـود و يوضح الشكل (a)مسار الأشعة الصادرة من الصندوق . و لما كانت العين ترى صـورة الجسم على امتداد الأشعة الواصلة إليها فإنها ترى صورة تقديرية ( ظاهرية ) للصندوق على عمق ظاهرى أقل من العمق الحقيقى
النظر من المــاء إلى ما فوق السطح


في حالة ما ينظر الشخص الغاطس فى الماء إلى أشياء فوق سطح المـاء و لتكن مثلا قطعة عملة يمسكها شخص آخر فوق سطح الماء فوق السباح مباشرة فبالنسبة للشخص الموجـود في الماء تظهر له قطعة العملة على ارتفاع ظاهرىd’ من سطح الماء أكبر من الارتفاع الحقيقىd . ويوضح شكل ( 28 ) عين الشخص الموجــود فى الماء والارتفاع الحقيقى لقطعة العملة مقاسا من سطح الماء . ولتفسير ما يحدث
نعتبر شعاعين ضوئيين يخرجان من قطعة العملة عندP فإذا سقطا على السطح الفاصل بين الهواء والمـاء فإن الشعاعين ينكسران مقتربين من العمـود حيث أن معامل الانكسار أكبر من معامل انكسار الهواء
تطبيقات على انكسار الضوء
العدسات البصرية
أنواع العدسات البصرية
أ/ العدسات الزجاجية( معامل انكسارها للضوء 1.523 ) : أنواعها:
الزجاج الأبيض :نسبة نفاذيته للضوء 94ــ 98 % . الزجاج الملون :نسبة نفاذيته
• للضوء (اختياريه) ومنه: أ) ذو لون ثابت (ألوانه البني ودرجات البني.
2) أ ب)المركب بطبقة على الأبيض (ألوانه البني بدرجاته والرمادي بدرجاته
1. ج)المتغير اللون في الشمس نفاذيته للضوء 40 ــ 50 %(ألوانه رمادي وبني وأسود)الزجاج المضغوط (معامل انكساره 1.6 ــ 1.7 ــ 1.8 )(ألوانه الشائعة الأبيض والبني بنسبة نفاذية 15% ووردي بنسبة نفاذية10%).
4. الزجاج المطلي بطبقة الانتيريفلكس (العاكسة للأشعة الضوئية(
5. الزجاج المطلي بطبقة المرآة (العاكسة للأشعة الضوئية). مميزات وعيوب العدسات الزجاجية: مميزاتها: 1.مقاومة للضبابية. 2.تتحمل الخدش
عيوبها:
1.قابلة للكسر بسهولة.2.ثقيلة الوزن (ثقلها 2.5 جرام). 3.غير قوية.4.ليس من السهل تلوينها.

ب/ العدسات البلاستيكية(معامل انكسارها للضوء 1.5 (:
أنواعها:
• 1.البلاستيك الأبيض( نسبة نفاذيته للضوء94 ــ98% ). 2. البلاستيك الملون(نسبة نفاذيته للضوء اختيارية) ومنه:

أ) ذو لون ثابت(ألوانه جميع الألوان(
ب) المركب بطبقة على الأبيض(ألوانه جميع الألوان).
ج) المتغير اللون في الشمس(ألوانه الرمادي فقط ).
د) البلاستيك المضغوط (معامل انكساره للضوء 1.6 ) ( الوانه جميع الألوان ).
هـ ) البلاستيك المطلي بطبقة الأنتيريفلكس( العاكسة لأشعة الضوء).
و) البلاستيك المطلي بطبقة المرآة ( العاكسة لأشعة الضوء).
ز) البلاستيك المطلي بطبقة الأنتيسكراش( ضد الخدش(
ح) البلاستيك المطلي بطبقة الأنتيفايلوت [ u...v] والأنتي انفراريد [ I . R] (ضد الأشعة الفوق بنفسجية والتحت حمراء
مميزات وعيوب العدسات البلاستيكية:
مميزاتها:
1- خفيفة الوزن( ثقلها 1.32 جرام).

2.غير قابلة للكسر وآمنه. 3

-3.قويه.

4- مقاومة للشظايا الساخنة المتطايرة مثل شرار اللحام ــ شظايا دواليب الشحذ).

5- سهلة التلوين.
عيوبها:
1- سهلة الخدش.

2.غير مقاومة للضبابية.

 3.تفقد نصف لونها بعد سنتين من الاستخدام .