انعكاس وانكسار الضوء

انعكاس الضوء : ارتداد الأشعة الضوئية في نفس الوسط عندما تقابل سطحا عاكسا
الشعاع الساقط هو الشعاع الذي يصل إلى السطح العاكس و الشعاع المنعكس هو الشعاع الذي يرتد عن السطح العاكس
نوعا انعكاس الضوء:
الانعكاس المنتظم: ترتد الأشعة الضوئية في اتجاه واحد عندما تسقط علي سطح مصقول كسطح مرآة مستوية أو الفويل.
الانعكاس غير المنتظم: ترتد الأشعة الضوئية في عدة اتجاهات عندما تسقط علي سطح خشن كسطح ورقة أو جلد
قانونا الانعكاس:
القانون الأول: زاوية السقوط = زاوية الانعكاس
القانون الثاني الشعاع الضوئي الساقط والشعاع الضوئي المنعكس والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس تقع جميعا في مستوى واحد عمودي على السطح العاكس.
عندما يسقط الشعاع الضوئي عمودياً علي سطح عاكس فإنه يرتد علي نفسه (علل) لأن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس تساوي صفر.

تطبيقات علي انعكاس الضوء:
1- جهاز البريسكوب: يتكون من أنبوب طويل بمرآتين عاكستين عند طرفيه بحيث يكون السطحان العاكسان متوازيين توازيًا تامًّا دقيقًا، ومثبتين بزاوية مقدارها 45° على محور الأنبوب.
في الغواصات، يستطيع الضبّاط وهم في أعماق المياه أن يشاهدوا الأحداث التي تدور على السطح، كما يستطيعون تحرِّي أهدافهم وتحديد وجهاتهم. وبالاستعانة به أيضًا، يستطيع القادة الميدانيون أن يوجِّهُوا عملياتهم القتالية من داخل دباباتهم دون اللجوء إلى الخروج منها. وفي مراقبة التفاعلات الكيميائية الخطيرة في المعمل.
2- الألياف الضوئية: الألياف الضوئية عبارة عن خيوط رفيعة وطويلة من الزجاج النقي بسمك شعرة الرأس، وتتجمع في شكل شعيرات تسمى أليافا ضوئية، وتستخدم في نقل الإشارات الضوئية عبر المسافات الطويلة. تدخل في المناظير الطبية المستخدمة في تشخيص بعض الأمراض وإجراء بعض العمليات الخطيرة بدون جراحة بواسطة أشعة الليزر.
انكسار الضوء
انكسار الضوء: هو تغير اتجاه الشعاع الضوئي عندما يجتاز السطح الفاصل بين وسطين شفافين مختلفين.
السطح الفاصل هو السطح الذي يفصل بين وسطين شفافين مختلفين في الكثافة الضوئية
الكثافة الضوئية لوسط ما هي قدرة الوسط على كسر الأشعة الضوئية عند نفاذها فيه وتختلف من وسط لأخر لاختلاف سرعة الضوء


الشعاع الضوئي الساقط: هو الشعاع المتجه إلى السطح الفاصل ويقابله في نقطة السقوط
زاوية السقوط: هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الساقط والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل.
الشعاع الضوئي المنكسر هو المسار الجديد للشعاع الضوئي في الوسط الثاني بعد نفاه من السطح الفاصل
زاوية الانكسار: هي الزاوية المحصورة بين الشعاع المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل
زاوية الخروج: هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الخارج والعمود المقام من نقطة الخروج على السطح الفاصل
قانونا الانكسار
القانون الأول: عند انتقال شعاع ضوئي من وسط أقل كثافة ضوئية كالهواء إلي وسط أكبر كثافة ضوئية كالزجاج فإنه ينكسر مقترباً من العمود المقام من نقطة السقوط علي السطح الفاصل بين الوسطين.
القانون الثاني: عند انتقال شعاع ضوئي من وسط أكبر كثافة ضوئية كالزجاج إلي وسط أقل كثافة ضوئية كالهواء فإنه ينكسر مبتعداً عن العمود المقام من نقطة السقوط علي السطح الفاصل بين الوسطين.
إذا سقط شعاع عموديا على السطح الفاصل تكون زاوية السقوط صفرا وبالتالي تصبح زاوية الانكسار صفرا فينفذ الشعاع في الوسط الثاني على استقامته دون أن يعاني انكسارا
معامل الانكسار المطلق بين وسطين: هو النسبة بين سرعة الضوء في الهواء وسرعته في أي وسط شفاف أخر.


بزيادة زاوية السقوط تزداد زاوية الانكسار ولكن ليس بصورة متناسبة
معامل الانكسار المطلق لأي وسط شفاف أكبر من الواحد الصحيح لأن سرعة الضوء في الهواء تكون دائماً أكبر من سرعته في أي وسك شفاف أخر.
الكثافة الضوئية الكبيرة تعني أن معامل الانكسار المطلق كبير.
احسب سرعة الضوء في الزجاج إذا كانت سرعته في الهواء 3 × 10 8 م∕ ث ومعامل الانكسار المطلق للزجاج 1.5.
الزاوية الحرجة الانعكاس الكلي
تزداد زاوية الانكسار بزيادة السقوط وعندما تقابل زاوية السقوط الشعاع في الماء زاوية الانكسار في الهواء مقدارها 90 درجة فان الشعاع الساقط ينزلق على سطح الماء ولا ينكسر في الهواء.هذه الزاوية يطلق عليها اسم
الزاوية الحرجة : هي زاوية سقوط فى الوسط الأكبر كثافة ضوئية ( الأكبر في معامل الانكسار) تقابلها زاوية انكسار في الوسط الأقل كثافة ضوئية ( الأقل في معامل الانكسار) تساوى 90° درجة .
الانعكاس الكلى إذا زادت زاوية السقوط فى الوسط الأكبر فى معامل الانكسار عن الزاوية الحرجة فإن الضوء الساقط لا ينتقل إلى الوسط الآخر إنما ينعكس إلى نفس الوسط الساقط منه بحيث تكون زاوية الانعكاس تساوى زاوية السقوط.
تحدث ظاهرة الانعكاس الكلى فقط عند انتقال الضوء من الوسط الأكبر في معامل الانكسار إلى الوسط الأقل فى معامل الانكسار و لا تحدث في الحالة العكسية .
و تعتمد قيمة الزاوية الحرجة لوسط ما على معامل انكسار كل من وسطى السقوط و الانكسار.
1- رؤية الأجسام في غير أشكالها الطبيعية:
يظهر الجزء المغمور في الماء وكأنه مكسور نتيجة انكسار الأشعة الضوئية الصادرة من الجزء
المغمور.
2- رؤية الأجسام في غير مواضعها الحقيقية
اذا نظر شخص من فوق سطح الماء إلى جسم فى الماء فإنه يرى الجسم على عمق أقل من العمق الحقيقي و السبب فى ذلك هو أن الضوء الصادر من الجسم سينكسـر عند انتقاله إلى الهواء مبتعدا عن العمـود المقام و يوضح الشكل (a) مسار الأشعة الصادرة من الصندوق . و لما كانت العين ترى صـورة الجسم على امتداد الأشعة الواصلة إليها فإنها ترى صورة تقديرية ( ظاهرية ) للصندوق على عمق ظاهرى أقل من العمق الحقيقى
3- السراب: هو نوع من الوهم البصري. ويحدث في فصل الصيف وقت الظهيرة قد تبدو الأشياء وكأنها مقلوبة علي مسطح من المياه.
يسخن الهواء الطرق الصحراوية وقت الظهيرة بتيارات الحمل مكوناً عدة طبقات هوائية مختلفة في درجات الحرارة وتنكسر الأشعة الصادرة عن الجسم عدة انكسارات متتالية عند انتقالها من الطبقات العليا الباردة إلي الطبقات السفلي الساخنة, وعند طبقة الهواء الساخنة التي تعلو سطح الأرض مباشرة والتي تظهر علي هيئة مسطح مائي يحدث انعكاسا كلياً
للأشعة الصادرة من الجسم فتتكون له صورة خيالية معكوسة أسفلة تماماً.