ظاهرة “انكسار الضوء”

2000 موسوعة الكويت العلمية للأطفال الجزء الثالث

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

انكسار الضوء الفيزياء

إذا وضعت ملعقة في كأس زجاجية ثم ملأتها بالماء فإنك ستلاحظ أن الملعقة سوف تبدو مكسورة عند سطح الماء.

ولو وجهت حزمة ضوئية تصدر من مصباح جيب كهربائي إلى جانب إناء مملوء بالماء فإنك ستلاحظ أن الضوء يغير اتجاهه مرتين، الأولى عندما ينفذ من الهواء إلى الماء، والثانية عندما يخرج من الماء إلى الهواء ثانية.

ويعود السبب في ظهور الملعقة مكسورة وفي انحراف الضوء عند انتقاله من الهواء إلى الماء، أو من الماء إلى الهواء، إلى أن الضوء ينتشـر في الأوساط الشفافة بسرعات مختلفة.

 

فسرعته في الماء، مثلا، تبلغ 225000 كم/ث (أي: كيلومتر في الثانية)، وفي الزجاج 200000 كم/ث، أما في الهواء والفراغ فتبلغ سرعته 300000 كم/ث.

وعندما ينتقل من وسط شفاف إلى وسط آخر فإن سرعته تتغير بشكل فجائي، وهذا يؤدي إلى تغير اتجاهه (غالبا).

وتعرف هذه الظاهرة باسم "انكسار الضوء"، كما تسمى نسبة سرعة الضوء في الوسط الأول إلى سرعته في الوسط الثاني باسم "معامل انكسار الوسط الثاني بالنسبة للوسط الأول"، فمعامل الانكسار للماء بالنسبة للهواء، مثلا، يساوي:

ومعامل انكسار الزجاج بالنسبة للهواء يساوي:

 

وينتج عن انكسار الضوء كثير من الظواهر الطبيعية، فمثلا، ضع قطعة من النقود في قاع كأس زجاجية، ثم ابتعد عنها قليلا حتى تصبح في وضع لا تراها فيه عند النظر إليها من أعلا الكأس.

وعندئذ اطلب من أحد رفاقك أن يصب الماء شيئا فشيئا في الكأس تلاحظ أن قطعة النقود تظهر لك ثانية عندما يصبح ارتفاع الماء في الكأس فوقها كافيا.

كذلك يعرف هواة صيد السمك بالشص (السنارة) أن السمكة التي يرونها داخل الماء لا تكون في الحقيقة حيث تظهر لهم، بل إنها غالبا تكون أقرب إليهم ولكن في مكان أكثر عمقا.

 

إن ظاهرة الانكسار ذات أهمية كبيرة في الحياة، وقد استفاد الإنسان منه في صناعة العدسات الزجاجية التي هي الأساس في كثير من التطبيقات النافعة، مثل المناظير الفلكية (التلسكوبات) والمناظير المقـربة (منـاظير الميـــدان) والمجاهر (الميكروسكوبـات) وآلات التصوير، وأجهزة العروض الضوئية.

على أن أهم الظواهر التي تنشأ عن الانكسار، وتعود إلى اختلاف سرعة انتشار الضوء في الأوساط المختلفة هي الظاهرة التي ندعوها "تحلل الضوء".

 

فإذا سقطت حزمة ضيقة من الضوء الأبيض على أحد جانبي منشور زجاجي فإن الحزمة تخرج من الجانب الآخر للمنشور وقد تفرقت إلي مجموعة من الألوان، أبرزها سبعة تدعى "الألوان الأساسية"، وهي الأحمر، والبرتقالي، والأصفر، والأخضـر، والأزرق، والنيلي، والبنفسجي.

والسبب في ذلك هو أن الضوء الأبيض يتكون من مجموعة من الألوان الضوئية التي تنتشـر في الفراغ، وفي الهواء، بسـرعة واحدة، لكنها تسير بسرعات مختلفة في الأوساط الشفافة الأخرى، ولهذا يكون لكل منها معامل انكسار مختلف عن الآخر، وينتج عن ذلك تفرق الضوء في المنشور.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]