بحث عن انكسار الضوء

مقدمة بحث عن انكسار الضوء

الضوء هو من الأساسيات الكونية الطبيعية التي وفرها الله لنا عن طريق  الشمس الطبيعي أو القمر في الليل.هذا الضوء يتكون من اشعاعات كهرومغناطيسية مرئية للعين المجردة،ومسئولة ايضاً عن حاسة الإبصار بالتناسق مع اعين الكائنات.تلك الأشعة لها العديد من الخصائص الفيزيائية عندما توجد في وسط مناسب ،مثل النفاذية و الحيود ،والإنعكاس وكذلك الإنكسار موضوع بحثنا.

تعتبر ظاهرة انكسار الضوء من الظواهر الهامة علمياً وطبيعياً ،حيث انه بجهود علماء البصريات على مر العصور في دراسة تلك الظاهر استطاعو من وضع قانون لها يعرف بقانون الإنكسار،كما وفرت تلك الدراسات العديد من التطبيقات العملية التي افادت البشرية.

فعندما يصادف الضوء المنتقل في وسط شفاف واحد حدًا بوسط شفاف ثانٍ (على سبيل المثال ، الهواء والزجاج) ، ينعكس جزء من الضوء وينتقل جزء إلى الوسيط الثاني بواسطةالإنكسار.عن طريق الانكسار يجعل من الممكن لنا الحصول على العدسات والنظارات المكبرة والمنشورات وأقواس قزح. حتى أعيننا تعتمد على انحناء الضوء هذا.حيث انه بدون الانكسار ، لن نتمكن من تركيز الضوء على شبكية العين .((Refraction of light-sciencelearn.org))

ما هو انكسار الضوء

الانكسار ، في الفيزياء ، هو التغير في اتجاه الموجة التي تمر من وسط إلى آخر بسبب تغير سرعتها.وعلى ذلك فأن انكسار الضوء هي ظاهرة طبيعية وخاصية فيزيائية للضوء ،تنكسر فيها اشعة الضوء متغيرة مسارها حسب زاوية الإنكسار ،بسبب تغير سرعتها عندما تمر من وسط شفاف الى اخر شفاف متغير في الكثافة مثل الهواء والماء.كما يحدث الإنكسار ايضاً للصوت والمياه .حيث تنتقل الأمواج في المياه العميقة أسرع منها في الضحلة،لذا تتحرك الأمواج في اتجاه عمودي على الخط الساحلي.وكذلك  السرعة الصوتية في الهواء الدافئ أكبر منها في الجو البارد.((Refraction of Light-vedantu.com))

آثار الانكسار في الطبيعة

• يحدث قوس قزح بعد تساقط المطر بسبب انكسار ضوء الشمس بواسطة أسطح قطرات الماء.
• عندما تشرق الشمس ، ينكسر الضوء القادم من الشمس عبر الغلاف الجوي للأرض ويصل إلى أعيننا،وكذلك تنكسر عند غروب الشمس.
• بسبب انكسار الضوء لا نرى الأجسام تحت الماء لمسافات قصيرة ،على عكس رؤية هذا الجسم اسفل الماء للأجسام فوق الماء.

تطبيقات انكسار الضوء

كما ذكرنا ان لانكسار الضوء اهمية كبيرة في حياة الكائنات على الأرض ،حيث ان له دوراً كبيراً في عملية الرؤية.لكن كان لدراسة علماء الفيزياء والبصريات لهذه الظاهرة نقلة كبيرة في تاريخ العلوم،فوضعو لها القوانين ،وطبقوها على الحياة العملية ،ومن هذه التطبيقات:

• اختراع عدسات النظر (النظارات) المسؤلة عن تكبير الاجسام البعيدة وتقريبها للعين لعلاج مرض قصر النظر،وعلى عكسه العدسات المسؤلة عن تركيز الصورة للعين لعلاج الأشخاص الذي يعانون من بُعد النظر.
• وبإستخدام خاصية الانكسار للضوء ،تم تصنيع كاميرات التصوير عالية الدقة.
• تستخدم العدسات ايضاً على نطاق واسع في معظم الأجهزة التكنولوجية والتي تستخدم في علم الكونيات ،أو لبعض الأعمال الاخرى.
• تم تصنيع التلسكوبات بمختلف انواعها ودقتها على اساس خاصية انكسار الضوء ،لتقريب الأجسام البعيدة في الكون لدراستها.
• كما تستخدم المجاهر على نطاق واسع في العلوم لدراسة الأشياء الصغيرة جدًا ، والتي تكون غير مرئية للعين المجردة.
• ولانكسار الضوء صنعت المنشورات ،وهي عبارة عن أجسام شفافة على شكل مثلث ، وغالبًا ما تستخدم كمرشحات ضوئية لاستخراج طول موجي معين. حيث تنتشر أشعة الضوء ذات الأطوال الموجية المختلفة بسرعات مختلفة في وسط بحيث تنكسر بزوايا مختلفة.
• بواسطة حساب معامل الانكسار ،استطعنا قياس سرعة الضوء في اي وسط .حيث تبلغ سرعة الضوء في الفراغ حوالي 300 ألف كيلومتر (186 ألف ميل) في الثانية.

سبب هذا الانكسار

يحدث الانكسار للضوء نتيجة تغير سرعته عند الانتقال من وسط الى وسط اخر .حيث تبلغ سرعة الضوء في الفراغ حوالي 300 ألف كيلومتر في الثانية،لكن لا تبقى هذه السرعة ثابتة ،فهي تتغير عندما تتغير كثافة الوسط الذي يمر فيه،فينتقل الضوء بشكل ابطأ في الوسط الذي تكون كثافته اكبر وهكذا.كما ينكسر الضوء لكن يظل تردده (v) ثابتاً دون تغير ،بينما يتغير الطول الموجي للضوء (μ) وينتج عنه انحراف عن مسار الضوء الطبيعي.((Refraction of Light-Hyperphysics))

قانون الانكسار

يخضع الانكسار للقانونين تم صياغتها بواسطة جهود العلماء ، لوصف العلاقة بين زوايا السقوط والانكسار لشعاع الضوء وكذالك علاقة الوسط.يعرف هذا القاون في علم الفيزياء والبصريات بإسم قانون سنيل وسمي على اسم عالم الفلك والرياضيات الهولندي سنيل.وينص قانون سنيل هذا على أن نسبة جيوب زوايا الوقوع والانكسار تعادل نسبة سرعات الطور في الوسيطتين.أي ان الضوء سينكسر بزاوية أصغر أو أكبر حسب كثافة الوسط الثاني بالنسبة للأول.وتقاس درجة الانكسار في الأوساط المختلفة بمعامل الانكسار النسبي،حيث عندما ينتقل الضوء من وسط اقل كثافة كالهواء الى وسط اكثر كثافة كالزجاج ،يكون معامل الانكسار دائماً اكبر من 1،وفي هذه الحالة تكون زاوية الإنعكاس اقل من زاوية الإنكسار ،وعكسه عند انتقال الضوء من وسط اكثر كثافة الى وسط اقل.

في حالة انتقال الضوء من الهواء إلى الماء ، ينكسر الضوء باتجاه الخط الطبيعي ، لأن الضوء يتباطأ في الماء ؛ ينكسر الضوء الذي ينتقل من الماء إلى الهواء بعيدًا عن الخط الطبيعي.