يعلم الجميع أو على الأقل سمعوا أن للضوء خاصية الانكسار والانعكاس. لكن فقط الصيغ الخاصة بالبصريات الهندسية والموجة يمكنها تفسير كيفية حدوث ذلك ، أو بالأحرى على أي أساس. وكل هذا التعليم يقوم على مفهوم "الشعاع" الذي قدمه إقليدس قبل ثلاثة قرون من عصرنا. إذن ما هو الشعاع من الناحية العلمية؟
الشعاع هو خط مستقيم تتحرك بموجبه موجات الضوء. كيف ولماذا - يتم الرد على هذه الأسئلة من خلال صيغ البصريات الهندسية ، والتي تعد جزءًا من بصريات الموجة. هذا الأخير ، كما قد يفترض المرء ، يعامل الأشعة على أنها موجات.
صيغ البصريات الهندسية
قانون الانتشار المستقيم: يميل شعاع في وسط من نفس النوع إلى الانتشار بشكل مستقيم. أي أن الضوء ينتقل على طول أقصر طريق موجود بين نقطتين. يمكنك حتى القول أن شعاع الضوء يسعى لتوفير الوقت. يشرح هذا القانون ظواهر الظل وشبه الظل.
على سبيل المثال ، إذا كان مصدر الضوء نفسه صغير الحجم أو يقع على مسافة كبيرةيمكن تجاهل الأحجام ، ويشكل شعاع الضوء ظلال واضحة. لكن إذا كان مصدر الضوء كبيرًا أو قريبًا جدًا ، فإن شعاع الضوء يشكل ظلال ضبابية وظلال جزئية.
قانون النشر المستقل
تميل أشعة الضوء إلى الانتشار بشكل مستقل عن بعضها البعض. أي أنهم لن يؤثروا على بعضهم البعض بأي شكل من الأشكال إذا تقاطعوا أو مروا ببعضهم البعض في وسط متجانس. يبدو أن الأشعة غير مدركة لوجود أشعة أخرى.
قانون الانعكاس
لنتخيل أن الشخص يوجه مؤشر الليزر إلى المرآة. بالطبع ، سوف تنعكس الشعاع من المرآة وسوف ينتشر في وسط آخر. الزاوية بين العمودي على المرآة والشعاع الأول تسمى زاوية السقوط ، وتسمى الزاوية بين العمودي على المرآة والشعاع الثاني بزاوية الانعكاس. هذه الزوايا متساوية
تكشف صيغ البصريات الهندسية عن العديد من المواقف التي لا يفكر فيها أحد. على سبيل المثال ، يشرح قانون الانعكاس لماذا يمكننا أن نرى أنفسنا في مرآة "مباشرة" تمامًا كما نحن ، ولماذا يخلق سطحها المنحني صورة مختلفة.
الصيغة:
أ - زاوية السقوط ، ب - زاوية الانعكاس.
أ=ب
قانون الانكسار
يقع شعاع الوقوع وشعاع الانكسار والعمودي على المرآة في نفس المستوى. إذا كان جيب الزاوية الساقط مقسومًا على جيب زاوية الانكسار ، فسيتم الحصول على القيمة n ، وهي ثابتة لكلتا الوسيطتين.
يوضحn في أي زاوية يمر الشعاع من الوسيط الأول إلى الثاني ، وكيف ترتبط تكوينات هذه الوسائط.
الصيغة:
i - زاوية الحادث. ص - زاوية الانكسار. n21 -معامل الانكسار
sin i / sin r=n2 / 1=n21
قانون انعكاس الضوء
ماذا يقول قانون انعكاس الضوء؟ إذا انتشرت الحزمة على طول مسار محدد جيدًا في اتجاه واحد ، فسوف تكرر نفس المسار في الاتجاه المعاكس.
النتائج
تشرح صيغ البصريات الهندسية في شكل مبسط نوعًا ما كيفية عمل شعاع الضوء. لا يوجد شيء صعب في هذا. نعم ، الصيغ والقوانين الخاصة بالبصريات الهندسية تتجاهل بعض خصائص الكون ، ولكن لا يمكن التقليل من أهميتها للعلم.
