زاوية الشعاع للانكسار

2024 مؤلف: Angel Austin | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 17:40

اليوم سنكشف عن زاوية انكسار الموجة الكهرومغناطيسية (ما يسمى بالضوء) وكيف تتشكل قوانينها.

العين والجلد والدماغ

الإنسان لديه خمس حواس رئيسية. يميز علماء الطب ما يصل إلى أحد عشر إحساسًا مختلفًا غير متشابه (على سبيل المثال ، الشعور بالضغط أو الألم). لكن الناس يحصلون على معظم معلوماتهم من خلال عيونهم. ما يصل إلى تسعين في المائة من الحقائق المتاحة التي يدركها الدماغ البشري هي اهتزازات كهرومغناطيسية. لذلك يفهم الناس في الغالب الجمال والجماليات بصريًا. تلعب زاوية انكسار الضوء دورًا مهمًا في هذا

الصحراء ، البحيرة ، المطر

العالم من حولنا يتخللها ضوء الشمس. يشكل الهواء والماء أساس ما يحبه الناس. بالطبع هناك جمال قاسٍ في المناظر الطبيعية الصحراوية القاحلة ، لكن معظم الناس يفضلون بعض الرطوبة.

لطالما كان الإنسان مفتونًا بالتيارات الجبلية والأنهار المنخفضة السهلة والبحيرات الهادئة وموجات البحر المتدفقة باستمرار ورذاذ الشلال وحلم الأنهار الجليدية البارد. أكثر من مرة لاحظ الجميع جمال مسرحية الضوء في الندى على العشب ، بريق الصقيع على الأغصان ، البياض اللبني للضباب والجمال الكئيب للسحب المنخفضة. ويتم إنشاء كل هذه التأثيراتبفضل زاوية انكسار الشعاع في الماء

عين ، مقياس كهرومغناطيسي ، قوس قزح

الضوء هو تذبذب في المجال الكهرومغناطيسي. يحدد الطول الموجي وتردده نوع الفوتون. يحدد تردد الاهتزاز ما إذا كان سيكون موجة راديوية ، أو أشعة تحت الحمراء ، أو طيفًا من بعض الألوان المرئية للشخص ، أو الأشعة فوق البنفسجية ، أو الأشعة السينية ، أو أشعة جاما. يستطيع البشر أن يدركوا بأعينهم الاهتزازات الكهرومغناطيسية بأطوال موجية تتراوح من 780 (أحمر) إلى 380 نانومتر (بنفسجي). على مقياس جميع الموجات الممكنة ، يحتل هذا القسم مساحة صغيرة جدًا. أي أن الناس غير قادرين على إدراك معظم الطيف الكهرومغناطيسي. وكل الجمال الذي يمكن للإنسان الوصول إليه ناتج عن الاختلاف بين زاوية السقوط وزاوية الانكسار عند الحد الفاصل بين الوسيط

فراغ ، شمس ، كوكب

تنبعث الفوتونات من الشمس نتيجة تفاعل نووي حراري. يصاحب اندماج ذرات الهيدروجين وولادة الهيليوم إطلاق عدد كبير من الجسيمات المختلفة ، بما في ذلك الكميات الخفيفة. في الفراغ ، تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية في خط مستقيم وبأعلى سرعة ممكنة. عندما يدخل إلى وسط شفاف وأكثر كثافة ، مثل الغلاف الجوي للأرض ، يغير الضوء سرعة انتشاره. نتيجة لذلك ، فإنه يغير اتجاه التكاثر. كم يحدد معامل الانكسار. يتم حساب زاوية الانكسار باستخدام صيغة Snell.

قانون سنيل

عالم الرياضيات الهولندي ويلبرورد سنيل عمل طوال حياته بالزوايا والمسافات. لقد فهم كيفية قياس المسافات بين المدن ، وكيفية إيجاد المعطىنقطة في السماء. لا عجب أنه وجد نمطًا في زوايا انكسار الضوء

تبدو صيغة القانون كما يلي:

• ₁sin θ₁=n₂sin θ_2.

في هذا التعبير ، يكون للأحرف المعنى التالي:

• ₁و n_{2هي مؤشرات الانكسار للواحد المتوسط (الذي تسقط منه الحزمة) والوسيط 2 (يدخلها)) ؛}
• θ₁و θ_{2هي زاوية وقوع وانكسار الضوء ، على التوالي.}

شرح للقانون

من الضروري إعطاء بعض التفسيرات لهذه الصيغة. الزوايا θ تعني عدد الدرجات الواقعة بين اتجاه انتشار الحزمة والخط العمودي للسطح عند نقطة تلامس الحزمة الضوئية. لماذا هو طبيعي يستخدم في هذه الحالة؟ لأنه في الواقع لا توجد أسطح مستوية تمامًا. وإيجاد المعدل الطبيعي لأي منحنى بسيط للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كانت الزاوية بين حدود الوسائط وشعاع الحادث x معروفة في المشكلة ، فإن الزاوية المطلوبة θ هي فقط (90º-x).

في أغلب الأحيان ، يدخل الضوء من وسط (هواء) أكثر تخلخلًا إلى وسط (ماء) أكثر كثافة. وكلما اقتربت ذرات الوسط من بعضها البعض ، زادت قوة انكسار الحزمة. لذلك ، كلما كان الوسط أكثر كثافة ، زادت زاوية الانكسار. ولكن يحدث العكس أيضًا: يسقط الضوء من الماء إلى الهواء أو من الهواء إلى الفراغ. في ظل هذه الظروف ، قد تنشأ حالة يكون بموجبها n₁sin θ₁>n_{2. أي أن الحزمة بأكملها ستنعكس مرة أخرى إلى الوسيط الأول. هذه الظاهرة تسمى الداخلية الكليةانعكاس. الزاوية التي تحدث عندها الظروف الموصوفة أعلاه تسمى الزاوية المحددة للانكسار.}

ما الذي يحدد معامل الانكسار؟

هذه القيمة تعتمد فقط على خصائص المادة. على سبيل المثال ، هناك بلورات مهمة عند أي زاوية يدخل الشعاع. يتجلى تباين الخصائص في الانكسار. هناك وسائط يكون فيها استقطاب الإشعاع الوارد مهمًا. يجب أن نتذكر أيضًا أن زاوية الانكسار تعتمد على الطول الموجي للإشعاع الساقط. بناءً على هذا الاختلاف ، تستند تجربة تقسيم الضوء الأبيض إلى قوس قزح بواسطة المنشور. وتجدر الإشارة إلى أن درجة حرارة الوسط تؤثر أيضًا على معامل الانكسار للإشعاع. كلما زادت سرعة اهتزاز ذرات البلورة ، كلما تشوه هيكلها والقدرة على تغيير اتجاه انتشار الضوء.

أمثلة على قيمة معامل الانكسار

نعطي قيمًا مختلفة للبيئات المألوفة:

1. ملح (الصيغة الكيميائية كلوريد الصوديوم) كمعدن يسمى "هالايت". معامل انكساره 1.544.
2. يتم حساب زاوية انكسار الزجاج من معامل الانكسار. اعتمادًا على نوع المادة ، تتراوح هذه القيمة بين 1.487 و 2.186.
3. يشتهر الماس على وجه التحديد بلعب الضوء فيه. يأخذ الجواهريون في الاعتبار جميع طائراتها عند القطع. معامل انكسار الماس 2.417.
4. الماء المنقى من الشوائب له معامل انكسار 1.333. H_{2O مذيب جيد جدًا. لذلك ، لا توجد مياه نقية كيميائيًا في الطبيعة. كل بئر ، كل نهر يتميزبتكوينه. لذلك ، يتغير معامل الانكسار أيضًا. لكن لحل مشاكل المدرسة البسيطة ، يمكنك أخذ هذه القيمة.}

كوكب المشتري ، زحل ، كاليستو

حتى الآن ، كنا نتحدث عن جمال العالم الأرضي. تشير الظروف المسماة بالظروف العادية إلى درجة حرارة وضغط محددين للغاية. لكن هناك كواكب أخرى في النظام الشمسي. هناك مناظر طبيعية مختلفة تمامًا.

على كوكب المشتري ، على سبيل المثال ، من الممكن ملاحظة ضباب الأرجون في سحب الميثان والهيليوم. الشفق القطبي بالأشعة السينية شائع أيضًا هناك.

على زحل ، تغطي ضباب الإيثان الغلاف الجوي للهيدروجين. على الطبقات السفلى من الكوكب ، تمطر الماس من سحب الميثان شديدة الحرارة.

ومع ذلك ، يحتوي القمر الصخري المتجمد لكاليستو على محيط داخلي غني بالهيدروكربونات. ربما تعيش البكتيريا المستهلكة للكبريت في أعماقها.

وفي كل من هذه المناظر الطبيعية ، فإن تشغيل الضوء على الأسطح والحواف والحواف والغيوم المختلفة يخلق جمالًا.