الفصل 7 في الكتاب الرسمي: تغيّر مسار الضوء
في نهاية هذا الدرس أكون قادرًا على:
- أتعرّف على ظاهرة الانكسار والشعاع المنكسر وزاوية الانكسار
- أقارن زاوية الانكسار بزاوية الورود عند المرور إلى وسط أكثر انكسارية
- أطبّق قانونَي الانكسار برسم مسار شعاع
- أفسّر ظواهر يومية: القلم المكسور، العمق الظاهري
أستكشف ثمّ أستنتج
الوضعية
وُضع نصف أسطوانة من البليكسيقلاس في مركز قرص مدرّج، ووُجّهت حزمة ضوئيّة رقيقة من الهواء نحو مركز وجهه المسطّح. قيست زاوية الانكسار r لعدّة قيم من زاوية الورود i، ثمّ أعيدت التجربة بنصف قرص مملوء ماءً:
| i (°) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
|---|---|---|---|---|---|
| r في الماء (°) | 0 | 15 | 29 | 41 | 48 |
| r في الزجاج (°) | 0 | 13 | 25 | 35 | 41 |
ألاحظ
- قارن r و i عندما تكون i مخالفة لـ 0°.
الجواب
دائمًا r أصغر من i: الشعاع المنكسر يقترب من العمود.
- ماذا يحدث عندما تكون i = 0°؟
الجواب
يمرّ الشعاع دون انحراف: لا يحدث انكسار في الورود العمودي.
- في أيّ وسط يكون الانكسار أكبر؟
الجواب
في الزجاج: r أصغر فالشعاع يقترب أكثر من العمود؛ الزجاج أكثر انكسارية من الماء.
أستنتج
الانكسار هو تغيّر اتّجاه انتشار الضوء عند مروره من وسط شفّاف إلى وسط شفّاف آخر. زاوية الانكسار r هي الزاوية بين الشعاع المنكسر والعمود.
- القانون الأوّل: الشعاع الوارد والعمود والشعاع المنكسر في مستوى واحد، والشعاع المنكسر في الجهة الأخرى من العمود.
- القانون الثاني: عند المرور من وسط إلى وسط أكثر انكسارية (من الهواء إلى الماء أو الزجاج) يقترب الشعاع المنكسر من العمود: r أصغر من i. وعند المرور في الاتّجاه المعاكس يبتعد عن العمود.
تُميَّز انكسارية الوسط بـقرينة الانكسار n: الهواء ≈ 1، الماء 1,33، الزجاج ≈ 1,5.
1. رسم الانكسار
يبقى جزء ضعيف من الضوء منعكسًا على السطح الفاصل، لكنّ معظمه ينكسر ويدخل الماء.
2. قرائن الانكسار
| الوسط | قرينة الانكسار n | ملاحظة |
|---|---|---|
| الهواء | ≈ 1,00 | أقلّ الأوساط انكسارية |
| الماء | 1,33 | |
| البليكسيقلاس | ≈ 1,5 | زجاج عضوي |
| الزجاج العادي | ≈ 1,5 | |
| الماس | ≈ 2,42 | شديد الانكسارية |
كلّما كانت قرينة الوسط الثاني أكبر، اقترب الشعاع المنكسر أكثر من العمود. مثلًا لزاوية ورود 60° في الهواء: r ≈ 41° في الماء و r ≈ 35° في الزجاج.
3. القلم المكسور والعمق الظاهري
الأشعّة الآتية من الجزء المغمور تنكسر عند خروجها من الماء إلى الهواء فتبتعد عن العمود. تبدو للعين آتية من نقطة أعلى من موضعها الحقيقي: لذلك يبدو القلم مكسورًا، ويبدو قاع المسبح أو الحوض أقلّ عمقًا ممّا هو عليه (العمق الظاهري يقارب ثلاثة أرباع العمق الحقيقي عند النظر عموديًّا).
سلامة: لا تقفز في ماء لا تعرف عمقه؛ قد يكون أعمق ممّا يبدو.
4. الانعكاس والانكسار معًا
في الانعكاس يبقى الضوء في الوسط نفسه و r = i؛ في الانكسار ينتقل إلى الوسط الثاني و r تختلف عن i (إلّا في الورود العمودي). عند السطح الفاصل بين الهواء والماء تحدث الظاهرتان معًا، ولذلك نرى انعكاس السماء على سطح البحيرة ونرى الأسماك تحته.
أحلّل وثيقة
حاول الإجابة قبل قراءة التحليل.
شعاع ينتقل من الهواء إلى الماء بزاوية ورود 40°. حسب جدول القياسات r ≈ 29°.
الحلّ خطوة بخطوة
- نرسم العمود في نقطة الورود.
- ننقل الزاوية 29° بالمنقلة في الماء في الجهة الأخرى من العمود.
- الزاوية بين الشعاع المنكسر والسطح 90° − 29° = 61°؛ وانحراف الشعاع عن اتّجاهه الأصلي 40° − 29° = 11°.
✓ الشعاع المنكسر يصنع 29° مع العمود: انحرف بـ 11° مقتربًا منه.
شعاع بزاوية ورود 50° ينكسر بزاوية 35° في سائل (أ)، وبزاوية 31° في سائل (ب).
الحلّ خطوة بخطوة
- في الحالتين r أصغر من i: كلاهما أكثر انكسارية من الهواء.
- في (ب) اقترب الشعاع أكثر من العمود (31° أصغر من 35°).
- إذن (ب) أكثر انكسارية من (أ).
✓ السائل (ب) أكثر انكسارية (قرينته أكبر).
انتبه! أخطاء شائعة
ما يجب أن أحفظه
- الانكسار: تغيّر اتّجاه الضوء عند مروره من وسط شفّاف إلى آخر.
- زاوية الانكسار r تُقاس بين الشعاع المنكسر والعمود.
- من الهواء إلى الماء أو الزجاج: r أصغر من i، يقترب الشعاع من العمود.
- قرينة الماء 1,33 والزجاج ≈ 1,5.
- في الورود العمودي لا يحدث انحراف.
📚 مصطلحات الدرس
3 مصطلحات من هذا الدرس في القاموس المدرسي: التعريف ومقابله بالفرنسية، ومثال.
اختبر نفسك
4 أسئلة · إصلاح فوري1. عند مرور الضوء من الهواء إلى الماء بشكل مائل:
2. زاوية الانكسار تُقاس بين الشعاع المنكسر و:
3. قرينة انكسار الماء:
4. شعاع يرد بزاوية 0° على سطح ماء:
سلسلة تمارين الدرس
كلّ التمارين ←8 تمارين من ثلاثة مستويات، بأسئلة جديدة في كلّ محاولة.
- صحيح أم خطأ؟لم يُنجز
- أكمل بالكلمة المناسبةلم يُنجز
- أختار الإجابة الصحيحةلم يُنجز
- أصنّفلم يُنجز
- استغلال جدول قياسات الانكسارلم يُنجز
- مقارنة انكسارية وسطينلم يُنجز
- وضعية مشكل 1لم يُنجز
- وضعية مشكل 2لم يُنجز
تدرّب على: انكسار الضوء
صحيح أم خطأ، أكمل، اختر، صنّف، ووضعيات: إصلاح فوري مع التعليل.
فهمت الدرس؟ جرّب بنفسك
8 تمارين · التصحيح فورًا · أعداد جديدة في كلّ محاولة
ابدأ التمارين