انكسار (فيزياء)

صورة منكسرة لجسر البوابة المضىية and bent by many differing three dimensional drops of water.

Refraction in a Perspex (acrylic) block.

الانكسار Refraction، هوتغير في اتجاه الموجة ناتج عن تغير في سرعتها. تنكسر الموجات عندما تنتقل بزاوية من وسط إلى آخر حيث تكون سرعة الضوء مختلفة. والواقع حتى قلم الرصاص الموضوع عموديًا داخل كوب به ماء يظهر منكسرًا عند سطح الماء. لأن سرعة الضوء في الماء أقل منها في الهواء. يتحدد مقدار انثناء شعاع ذي طول موجي معين، عند انتنطقه من وسط إلى آخر، بوساطة مرشد الانكسار بين الوسطين لذلك الطول الموجي. ويتم إيجاد مرشد الانكسار عن طريق حساب المثلثات. وهودالة جيبية لزاويتي السقوط والانكسار:

دليل الانكسار = جيب زاوية السقوط / جيب زاوية الانكسار

وأغلب أدلة الانكسار تعتمد على العلاقة بين زاوية الشعاع في الهواء وزاويته في وسط مثل الزجاج أوالكوارتز (المرو) أوالبلاستيك.كما حتى ألوان الضوء المتنوعة لا تنكسر بالدرجة نفسها، ذلك لأن لها أطوالاً موجبة مختلفة. وبسبب هذه الخاصية الضوئية، تتحلل أشعة الضوء إلى ألوان الطيف السبعة. والمنشور يعمل على أساس هذا المبدأ.

التفسير

Refraction of light waves in water. The dark rectangle represents the actual position of a pencil sitting in a bowl of water. The light rectangle represents the apparent position of the pencil. Notice that the end (X) looks like it is at (Y), a position that is considerably shallower than (X).

The straw appears to be broken, due to refraction of light as it emerges into the air.

Photograph of refraction of waves in a ripple tank.

Refraction of light at the interface between two media of different refractive indices, with n₂ > n₁. Since the phase velocity is lower in the second medium (v₂ < v₁), the angle of refraction θ₂ is less than the angle of incidence θ₁; that is, the ray in the higher-index medium is closer to the normal.

Light on air–plexi surface in this experiment mainly undergoes refraction (lower ray) and to a lesser extent reflection (top ray).

Diagram of refraction of water waves.

في الفيزياء، يحدث الانكسار لشعاع ضوئي، موجة صوتية، أوشعاع حراري، بعيداً عن اتجاهه الأصلي، عندما يمر مائلاً من وسط ذي كثافة معينة إلى وسط آخر مختلف الكثافة. مثلاً من الهواء للزجاج لا يحدث انحناء إذا سقط الشعاع عمودياً على السطح. تفسير الانكسار يعطى عادة بوساطة النظرية الموجية للضوء، ويبنى على أساس حتى الضوء ينتقل بسرعة أكبر في بعض الأوساط عنه في أوساط أخرى. وأن صدر الموجة منبسط وعمودي على اتجاه انتنطق الضوء، فمثلاً عندما يلتقي شعاع ضوئي في الهواء بسطح زجاجي بميل (ليس من الصغر بحيث ينعكس الشعاع)، فإن الجزء الأسفل من الشعاع الذي يخترق الزجاج يبطئ أولاً ـ انتنطق الضوء في الزجاج أبطأ منه في الهواء ـ وينثني بعيداً عن الاتجاه الذي كان سائراً فيه أصلاً. عندما يخترق الجزء الأعلى من الضوء السطح الزجاجي فإنه ينحني متابعاً نفس الاتجاه الذي سار فيه الجزء الأسفل من الشعاع. الشعاع الذي يخترق وسطاً مخالفاً يسمى الشعاع الساقط. والنقطة التي يلتقي فيها بالوسيط الجديد تسمى نقطة السقوط. العمودي هوالخط الوهمي المقام عند نقطة السقوط عمودياً على السطح الفاصل بين الوسطين. الشعاع المنكسر هوالشعاع بعد الانحناء. ينحني الشعاع في اتجاه ناحية العمودي إذا مر من سوط أقل كثافة إلى وسط أكثر كثافة. الزاوية التي يصنعها الشعاع الساقط مع العمودي تسمى زاوية السقوط. والزاوية التي يصنعها الشعاع المنكسر مع العمودي وتسمى زاوية الانكسار. ينص قانون الانكسار على حتى النسبة ثابتة بين جيبي زاويتي السقوط والانكسار لأي وسطين. وينسب هذا القانون إلى ولبرورد سنل ويعبر عنه بأن النسبة بين سرعتي الضوء في الوسطين ثابتة. تسمى هذه النسبة معامل الانكسار بين الوسطين، إذا كان أحد الوسطين هوالفراغ سميت هذه النسبة معامل الانكسار المطلق. ينكسر الشعاع عند مروره خلال بعض الأجهزة الضوئية مثل المنشور والعدسة. الضوء الأبيض المار خلال منشور بطريقة ما يتفرق أويتحلل إلى مكوناته فيتكون الطيف. في بعض البلورات كالكالسيت مثلاً ينكسر الشعاع الداخل بطريقتين وتسمى هذه الظاهرة بالانكسار المزدوج. وإذا قابل شعاع الضوء سطحاً شفافاً بزاوية أكبر من قيمة معينة تسمى الزاوية الحرجة، فإنه ينعكس بدلاً من حتى ينكسر. وتسمى الظاهرة الانعكاس الكلي.

الأهمية السريرية

الصوتيات

انظر أيضا

Birefringence (double refraction) is where rays with different polarization have different refractive indices.

Snell's law
Huygens-Fresnel principle
انكسار مضاعف
انكسار سلبي
قائمة مؤشرات الانكسار
انعكاس
Total internal reflection

المصادر

^ الانكسار، الموسوعة المعهدية الكاملة
^ انكسار، الموسوعة العربية الميسرة، 1965

وصلات خارجية

Java illustration of refraction
Java simulation of refraction through a prism
Reflections and Refractions in Ray Tracing, a simple but thorough discussion of the mathematics behind refraction and reflection.
Flash refraction simulation- includes source, Explains refraction and Snell's Law.