الأشعة الضوئية – الانكسار والانعكاس الكلي الداخلي والمنشور

ماذا تعرض

عندما ينتقل الضوء من وسط إلى آخر تتغير سرعته فينحرف عن مساره، ويربط قانون سنل بين الزاويتين بالعلاقة n₁·sin i = n₂·sin r. وإذا انتقل الضوء من وسط أكبر معامل انكسار إلى وسط أصغر، فإن زاوية الانكسار تبلغ 90° عند الزاوية الحرجة، وبعدها ينعكس الضوء كله داخل الوسط. ولأن معامل انكسار الزجاج يختلف قليلًا باختلاف الطول الموجي، ينحرف الضوء البنفسجي أكثر من الأحمر فيتحلل الضوء الأبيض إلى طيف في المنشور. وفي الوسط الأكثف بصريًا تقل سرعة الضوء v = c/n ويقصر طوله الموجي λ/n.

طريقة الاستخدام

في شاشة «مقدمة» اختر «الوسط العلوي (n₁)» و«الوسط السفلي (n₂)»، ثم اسحب الليزر أو استخدم المنزلق لتغيير الزاوية i، واقرأ i وr على المنقلة. للوسط المجهول احسب n ثم اضغط «تحقق من المجهول». في «المناشير» اختر «شكل المنشور» وفعّل «الضوء الأبيض» أو أوقفه. في «الأدوات» اسحب المجس إلى كل شعاع، واختر العرض «موجة» لترى تغير الطول الموجي.

المعاملات القابلة للتغيير

• شاشة البداية مقدمة, المناشير, الأدوات
• وسط السقوط (العلوي) — شاشتا مقدمة والأدوات الهواء, الماء, الزجاج, الوسط المجهول A, الوسط المجهول B
• وسط الانكسار (السفلي) — شاشتا مقدمة والأدوات الهواء, الماء, الزجاج, الوسط المجهول A, الوسط المجهول B
• زاوية السقوط i 0–89 °
• إظهار المنقلة
• الطول الموجي لليزر (شاشة المناشير مع إيقاف الضوء الأبيض، وشاشة الأدوات) 400–700 nm
• شكل المنشور مثلث, نصف دائرة, شبه منحرف
• ضوء أبيض عبر المنشور (الإيقاف = طول موجي واحد)
• شاشة الأدوات: عرض الأشعة أو الموجة شعاع, موجة

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا لا يحدث الانعكاس الكلي الداخلي عندما ينتقل الضوء من الهواء إلى الماء؟
2. كيف تحسب معامل انكسار الوسط المجهول A من قياسك للزاويتين i وr؟
3. لماذا ينحرف الشعاع البنفسجي في المنشور الزجاجي أكثر من الشعاع الأحمر؟