انحراف الضوء في المنشور الثلاثي
انحراف الضوء في المنشور الثلاثي، موقع مقال mqall.org يقدم لكم انحراف الضوء في المنشور الثلاثي، حيث أن انحراف الضوء في المنشور الثلاثي مقدار زاويته الحرجة في الهواء 42° زواياه 90°, 45°, 45°، ويقوم بـتدوير الشعاع الضوئي بـزاوية مقدارها 90° أو زاوية مقدارها 180° بـهيئة مثلث قائم الزاوية ومتساوٍ الساقين.
انحراف الضوء في المنشور الثلاثي
- يحدث انحراف الضوء في المنشور الثلاثي عندما يمر الضوء عبر المنشور، أي يسقط من جانب ويخرج من الجانب الآخر، ينحرف الضوء؛ وبالتالي يغير اتجاهه.
- حيث يتجه مسار الضوء الساقط على وجه واحد من المنشور الثلاثي عند الزاوية I1 في الهواء.
- وينكسر الضوء في المنشور بزاوية انكسار r1، ومن ثَم يسقط على المنشور، وينكسر مرة أخرى، مما يجعله يغادر ويدخل إلى الوسط الأول (الهواء)، أي باتجاه الأسفل (القاعدة).
- نتيجة لذلك، ينحرف الضوء عن مساره الأصلي بزاوية معينة α، يطلق عليها زاوية الانحراف.
- مما يعني أن زاوية الانحراف (α): هي الزاوية الواقعة بين امتداد الضوء الساقط على المنشور وامتداد الضوء الخارج من المنشور.
- تتغير زاوية الانحراف α مع زاوية السقوط، إذا قمنا بـرسم العلاقة بين زاوية الانحراف α وزاوية السقوط I1.
- نجد أنه كلما زادت زاوية السقوط، تقل زاوية الانحراف حتى الوصول إلى أدنى زاوية للسقوط، ثم تحدث زيادة تدريجية.
- هذا يعني أن هناك زاوية وقوع معينة تكون فيها زاوية الانحراف هي الأصغر، وهي التي يطلق عليها النهاية الصغرىٰ للانحراف Jmin.
- بعد ذلك، أن يكون مسار شعاع الضوء هو نفسه في نصفي المنشور.
كما يمكنك التعرف على: طريقة تحديد مسار الضوء في الهواء
زاوية النهاية الصغرى للانحراف
- تعتمد زاوية النهاية الصغرىٰ للانحراف على معامل انكسار المادة المصنوع منها المنشور وزاوية رأسها، في حالة المنشور الرقيق، إذا كان منشورًا بزاوية رأس صغيرة ولكن ليس أكثر من بضع درجات.
- إذا تم وضعه أمام مصدر الضوء بحيث يسقط عليه الضوء بشكل عمودي تقريبًا، فإن زاوية السقوط ستكون صغيرة وزاوية الخروج وزاوية الانحراف هي أيضًا صغيرة.
- هذه الزوايا صغيرة مما تتسبب في كون المنشور دائمًا عند وضع النهاية الصغرىٰ للانحراف.
- في هذه الحالة تعطي المعادلة التي لها علاقة بين كلا من:
- (النهاية الصغرى للانحراف وبين معامل الانكسار n بالإضافة إلى زاوية لـرأس المنشور A).
انحراف مسار الشعاع الضوئي
الشعاع الضوئي ينكسر بمروره عبر المنشور مرتين وذلك بسبب مروره على كلا الوجهين المقابلين لبعضهم؛ ونسبةً إلى ذلك الشعاع ينحرف عن مساره الأساسي بـزاوية ذات مقدار معين تدعى (زاوية الانحراف α).
1_ زاوية رأس المنشور A
تعد الزاوية التي تنحصر بني كل من وجهي المنشور أي (وجه السقوط) و(وجه الخروج) مقابلة قاعدة المنشور.
استخدام المنشور الثلاثي
- يتم استخدامه في آلات التصوير وأيضًا في بعض الآلات البصرية، على سبيل المثال: البيرسكوب والمقصود بها منظار الغواصة.
- يتم استخدامه من أجل إنارة البدرومات وأيضًا في منظار الميدان كي يكشف مساحة بأكبر درجة ممكنة للرؤية.
انحراف الضوء الابيض
يشير مصطلح الضوء الأبيض (White Light) إلى الضوء الذي يتم فيه الجمع بين جميع الألوان التي يتكون منها الطيف المرئي، وهي:
- الأحمر.
- والبرتقالي.
- والأصفر.
- والأخضر.
- والأزرق.
- والنيلي.
- والبنفسجي.
بينما يسمى الضوء الأبيض عادةً الضوء المرئي أو من أجل من البساطة يمكِّن الناس من رؤية الأشياء من حولهم من مصدرهم (الشمس والنجوم وأنواع مصابيح معينة).
تحليل الضوء الأبيض
يسافر الضوء خلال أطوال موجية مختلفة وترددات مختلفة أيضا، ولكل طول موجي سرعة محددة، فـعلى سبيل المثال:
- عندما ينتقل الضوء من وسط إلى آخر، تختلف السرعة، على سبيل المثال: تختلف سرعة الضوء في الفراغ عن تلك الموجودة في الهواء، وعن سرعة الضوء في الماء أو الزجاج.
- وينتشر الضوء في وسائط مختلفة، سـتنكسر أطوال موجية مختلفة بـزوايا أيضًا مختلفة، وكلما كان تردد الموجة أكبر، زاوية الانكسار تستمر بالصغَر، والعكس صحيح.
- يعتمد الانكسار على كلا من التردد والطول الموجي للموجة، والمادة التي تشكل الوسط، وتظهر هذه الانكسارات بـزوايا مختلفة لترددات مختلفة.
- مما يجعله سبب في توضيح ألوان الطيف المُختلفة يتم ترتيبها حسب الطول الموجي: والأحمر يعتبر أكبر طول موجي ويليه البرتقالي وهكذا من الأصفر، وأخضر، وأزرق، ونيلي، وحتى البنفسجي.
- حيث يمكن إيجاد هذه الألوان عن طريق انكسار الضوء أثناء مروره عبر منشور زجاجي.
اقرأ من هنا عن: موضوع تعبير عن تداخل الضوء
تردد الضوء
- بعد أن توصل العالم “ماكسويل” إلى مبدأ الموجات الكهرومغناطيسية، يمكن شرح جميع ظواهر الضوء، بما في ذلك تردد الضوء وطوله الموجي.
- ويتم تعريف الطول الموجي كالآتي: يعد المسافة بين نقطتين متقابلتين في الموجات المُتوالية، والعين البشرية يمكنها فقط رؤية الطول الموجي المتراوح بين 400-700 نانومتر.
- موجات الضوء لها ترددات كثيرة، في حالة أن طاقة الموجة تتناسب مع التردد تناسبًا طرديًا، أي أنه كلما زاد تردد الضوء، زادت الطاقة، والعكس صحيح.
- التردد هو عدد كل الموجات الذي تمر خلال نقطة معينة في الفراغ داخل فترة زمنية معينة عادةً ثانية واحدة، ويتم قياسها بالهرتز.
- تردد الضوء المرئي يدعىٰ اللون، وهو محدود بين الضوء الأحمر بتردد 430 تريليون هيرتز والبنفسجي بتردد 750 تريليون هيرتز.
- وهناك أنواع أخرى من الموجات غير المرئية للبشر، مثل: موجات الراديو، وأشعة جاما.
- في يوم عاصف، تشكل أقواس قزح عندما يخترق ضوء الشمس غيوم المطر مثالًا على تحلل الضوء الأبيض إلى الألوان التي تتكون منه.
- وذلك يحدث بسبب انكسار ضوء أشعة الشمس في حبات المطر، على غرار انكسار الضوء في المنشور.
طبيعة وخواص الضوء
عند النظر إلى الضوء على أنه شعاع، يمكن أن يفسر ذلك جميع ظواهر الضوء المعروفة، وهي:
- الانعكاس.
- التشتت.
- الانكسار.
1-الانعكاس
في الانعكاس، أشعة الضوء تسقط على سطح أملس وتنعكس عنه من السطح.
وزاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط، أي على سبيل المثال: عندما يسقط الضوء على مرآة.
ولكن حينما تكون حالة السطح مثل معظم الحالات في وضع خشن.
زاوية الانعكاس لن تكون مساوية لـزاوية السقوط تمامًا.
2-التشتت
- خاصية التشتت سـنرىٰ بها أشعة الضوء المُشتتة والمُتفرقة حينما تسقط على سطح خشن؛ سـنرىٰ انعكاس الضوء في كافة الاتجاهات.
- وتعد هذه من أهم الظواهر؛ فـحينما تحدث هذه الظاهرة.
- على سبيل المثال: عندما يقرأ شخص من ورقة، سـيتمكَّن الشخص من قرائته دون وجود أية معضلة.
- حتى وإن حدث واختلفت زاوية الروية للعين على سطح الورقة.
3-الانكسار
- ظاهرة انكسار الضوء تحدث عند مرور أشعة الضوء من خلال وسطين شفافين كليهما يختلف عن الآخر، على سبيل المثال: الهواء، والماء.
- وحينما يحدث ذلك، سيؤدي ذلك لاختلاف في سرعة الضوء.
- وبناءا على ذلك شعاع الضوء الساقط سوف ينحني سواءً بشكل قريب أو بعيد عن الخط المتعامد على السطح.
- وزاوية الانكسار أي مقدار الانحناء سـيعتمد على المادة التي تكوَّن من خلالها الوسط.
- على سبيل المثال: حجارة الألماس برًاقة.
- وذلك يعود إلى سرعة الضوء البطيئة الساقطة عليها بشكل كبير، حينما تنكسر داخلها الأشعة.
انحراف الموجات الكهرومغناطيسيّة
- موجات الضوء الأبيض تعتبر جزءًا مهمًا من الطيف الكهرومغناطيسي.
- الذي يتم تكوينه من موجات أخرى.
- مثل: أشعة جاما، الأشعة السينية، الأشعة فوق البنفسجية، الأشعة تحت الحمراء، أمواج الراديو، وأمواج الميكروويف.
- ومن بينهم جميعًا لا يوجد سِوىٰ الضوء الأبيض الذي يمكِّن للإنسان رؤيته دون اللجوء لأي وسيلة من الوسائل الحديثة الأخرى.
كما أدعوك للتعرف على: طبيعة الضوء ونظرياته المختلفة
انحراف الضوء في المنشور الثلاثي، تحدثنا معًا عن ماهية المنشور الثلاثي وآلية انحراف الضوء خلاله واستخدامه وكل ما يخطر على ذهنك بـهذا الموضوع.