يعرف كل تلميذ أن الضوء في وسط شفاف متجانس يتحرك على طول مسار مستقيم. تسمح لنا هذه الحقيقة بالنظر في العديد من الظواهر البصرية في إطار مفهوم الشعاع الضوئي. هذا المقال يتحدث عن زاوية سقوط الشعاع ، ولماذا من المهم معرفة هذه الزاوية.
شعاع الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية ميكرومتر
في الفيزياء ، توجد موجات ذات طبيعة مختلفة: صوت ، بحر ، كهرومغناطيسي وبعضها الآخر. ومع ذلك ، فإن مصطلح "الحزمة" ينطبق فقط على الموجات الكهرومغناطيسية ، والتي يعتبر الطيف المرئي جزءًا منها. يمكن تمثيل كلمة "شعاع" نفسها كخط مستقيم يربط بين نقطتين في الفضاء.
الضوء (كموجة) يمكن اعتباره خطًا مستقيمًا ، لأن كل موجة تدل على وجود اهتزازات. تكمن إجابة هذا السؤال في قيمة الطول الموجي. لذلك ، بالنسبة للبحرية والصوت ، يتراوح الطول من بضعة سنتيمترات إلى عشرات الأمتار. بالطبع ، بالكاد يمكن تسمية مثل هذه التذبذبات شعاع. الطول الموجي للضوء أقل من ميكرومتر واحد. إن العين البشرية غير قادرة على تمييز مثل هذه الاهتزازات ، لذلك يبدو لنا ذلكأن نرى شعاعًا مباشرًا.
من أجل الاكتمال ، تجدر الإشارة إلى أن شعاع الضوء يكون مرئيًا فقط عندما يبدأ في الانتشار على جزيئات صغيرة ، كما هو الحال في غرفة مغبرة أو قطرات ضباب.
أين من المهم معرفة الزاوية التي يصطدم بها الشعاع العائق؟
ظاهرة الانعكاس والانكسار هي أشهر التأثيرات البصرية التي يصادفها الإنسان حرفياً كل يوم عندما ينظر إلى نفسه في المرآة أو يشرب كأسًا من الشاي بعد النظر إلى الملعقة الموجودة فيها.
يتطلب الوصف الرياضي للانكسار والانعكاس معرفة زاوية سقوط الحزمة. على سبيل المثال ، تتميز ظاهرة الانعكاس بمساواة زاوية الانعكاس والوقوع. إذا تم وصفها من جانب عملية الانكسار ، فإن زاوية السقوط وزاوية الانكسار مرتبطة ببعضهما البعض من خلال وظائف الجيب ومؤشرات الانكسار للوسائط (قانون سنيل).
تلعب الزاوية التي يقع فيها شعاع الضوء على الواجهة بين وسيطين شفافين دورًا مهمًا عند النظر في تأثير الانعكاس الكلي الداخلي في مادة أكثر كثافة بصريًا. يلاحظ هذا التأثير فقط في حالة زوايا السقوط التي تكون أكبر من بعض القيم الحرجة.
تعريف هندسي للزاوية المدروسة
يمكن الافتراض أن هناك بعض الأسطح التي تفصل بين البيئتين. قد يكون هذا السطح مسطحًا ، كما في حالة المرآة ، أو قد يكون أكثر تعقيدًا ، مثل سطح البحر الممتلئ. تخيل أنه يقع على هذا السطحشعاع ضوء. كيف تحدد زاوية وقوع الضوء؟ للقيام بذلك بسيط للغاية. فيما يلي سلسلة من الإجراءات التي يجب القيام بها للعثور على الزاوية المطلوبة.
- أولاً ، تحتاج إلى تحديد نقطة تقاطع الشعاع مع السطح.
- من خلال O يجب على المرء أن يرسم عموديًا على السطح المدروس. غالبا ما يطلق عليه العادي.
- زاوية سقوط الشعاع تساوي الزاوية بينه والزاوية العادية. يمكن قياسه بمنقلة بسيطة.
كما ترى ، ليس من الصعب العثور على الزاوية المدروسة. ومع ذلك ، غالبًا ما يرتكب الطلاب خطأ قياسه بين المستوى والحزمة. يجب أن نتذكر أن زاوية السقوط تقاس دائمًا من الطبيعي ، بغض النظر عن شكل السطح والوسط الذي تنتشر فيه.
مرايا كروية وعدسات وأشعة تسقط عليها
المعرفة بخصائص زوايا حدوث أشعة معينة تستخدم في بناء الصور في المرايا الكروية والعدسات الرقيقة. لبناء مثل هذه الصور ، يكفي أن تعرف كيف يتصرف حزمتان مختلفتان عند التفاعل مع الأجهزة البصرية المسماة. يحدد تقاطع هذه الأشعة موضع نقطة الصورة. في الحالة العامة ، يمكن للمرء دائمًا العثور على ثلاث حزم مختلفة ، مسارها معروف تمامًا (يمكن استخدام الحزمة الثالثة للتحقق من صحة الصورة المركبة). هذه الأشعة مذكورة أدناه.
- يعمل بالتوازي مع المحور البصري الرئيسي للجهاز. يمر من خلال التركيز بعد الانعكاس أو الانكسار.
- شعاع يمر عبر بؤرة الجهاز. إنها تعكس دائمًامنكسر بالتوازي مع المحور الرئيسي
- المرور عبر المركز البصري (بالنسبة إلى المرآة الكروية ، فإنها تتزامن مع مركز الكرة ، أما بالنسبة للعدسة فهي بداخلها). مثل هذا الشعاع لا يغير مساره
يوضح الشكل أعلاه مخططات إنشاء الصور لخيارات مختلفة لموقع الكائن بالنسبة إلى العدسات الرقيقة.
