لا ينتقل الضوء بنفس السرعة في الهواء والزجاج والماء. سرعة الضوء في الهواء 3 × 10 6 م / ث. في الماء 2.25 × 10 8 م / ث وفي الزجاج 2 × 10 8 م / ث. وذلك لأن الزجاج أكثر كثافة بصريًا من الماء ، والماء بصريًا أكثر كثافة من الهواء. يقال أن الوسيط يكون أكثر كثافة إذا انخفضت سرعة الضوء ويقال أنه يكون أكثر ندرة إذا زادت سرعة الضوء.
ينتقل الضوء في خط مستقيم في وسط. ولكن عندما يسقط شعاع الضوء الذي ينتقل في وسط شفاف بشكل غير مباشر على سطح وسط شفاف آخر ، فإنه ينتقل في وسط آخر في مسار مستقيم ولكنه يختلف عن اتجاهه الأولي. يسمى التغيير في اتجاه مسار الضوء عندما يمر من وسط شفاف إلى آخر انكسار الضوء.
شعاع ضوئي يسقط على السطح يفصل بين وسيطين. \(\angle i\) هي زاوية السقوط بين الشعاع الساقط والعادي و \(\angle r\) هي زاوية الانكسار بين الشعاع المنكسر والعادي. الانحراف هو الزاوية بين اتجاه الشعاع المنكسر واتجاه الشعاع الساقط. لذلك ، \(\angle\delta\) = \(\mid \angle i - \angle r \mid\)
يخضع انكسار الضوء لقانونين يُعرفان بقوانين الانكسار في سنيل.
\(\mu = \frac{3 X 10 ^8ms^{-1}}{2.25 X 10 ^8 ms{-1}} = \frac{4}{3} = 1.33\)
ملحوظة: لا يمكن أن يكون لأي وسيط معامل انكسار أقل من 1.
معامل الانكسار (µ) لبعض المواد الشائعة
| مواد | µ | مواد | µ |
| مكنسة | 1.00 | هواء | 1.00 |
| جليد | 1.31 | ماء | 1.33 |
| كحول | 1.37 | الغليسيرين | 1.47 |
| زجاج عادي | 1.5 | الكيروسين | 1.41 |
السؤال 1: ما هي شروط أن يمر شعاع الضوء دون انحراف عند الانكسار.
الحل: هناك شرطان - (1) عندما تساوي زاوية السقوط 0. (2) عندما يكون معامل الانكسار للوسيط هو نفسه.
مبدأ الانعكاس إذا كان معامل الانكسار للوسيط 2 بالنسبة للوسيط 1 هو \(_1\mu_2= \frac{sin \ i}{sin \ r}\) ومعامل الانكسار للوسيط 1 بالنسبة للوسيط 2 هو \(_2\mu_1 = \frac{sin \ r}{sin \ i }\) ، ثم \(_1\mu_2 \times _2\mu_1 = 1\) أو يمكننا أن نقول \(_1\mu_2 = \frac{1}{_2\mu_1}\) |
السؤال 1: إذا كان معامل انكسار الزجاج بالنسبة للهواء هو 3/2 ، فما هو معامل انكسار الهواء بالنسبة للزجاج؟
الحل: a µ g = 3/2 ، وبالتالي فإن g µ a هي \(\frac{1}{^3/_2} = \frac{2}{3}\) .
السرعة: عندما ينكسر شعاع الضوء من وسط أندر إلى وسط أكثر كثافة ، تنخفض سرعة الضوء بينما إذا انكسر من وسط أكثر كثافة إلى وسط أكثر ندرة ، تزداد سرعة الضوء.
التردد: يعتمد تردد الضوء على مصدر الضوء فلا يتغير عند الانكسار.
الطول الموجي: سرعة الضوء v في الوسط ، الطول الموجي للضوء λ في ذلك الوسط وتردد الضوء f مرتبطة بـ v = fλ.
عندما يمر الضوء من وسيط أندر إلى وسط أكثر كثافة ، يتناقص الطول الموجي وعندما يمر الضوء من وسط أكثر كثافة إلى وسط نادر يزداد الطول الموجي.
(1) يبدو أن عمق الماء في الإناء ، عند رؤيته من الهواء ، يكون أقل
العمق الحقيقي هو نظام التشغيل. شعاع من الضوء يبدأ من النقطة O يسقط عموديًا على سطح الماء والهواء ، ينتقل مباشرة على طول SA. حادثة أخرى لشعاع OQ على سطح الماء والهواء عند النقطة Q عندما يمر في الهواء ، ينحني بعيدًا عن NQ الطبيعي ويمر على طول المسار QT. عندما يتم إنتاج شعاع QT مرة أخرى ، يلتقي الشعاعين المنكسرين عند النقطة P. وبالتالي فإن P هي صورة O. وهكذا بالنسبة للمراقب ، يبدو أن عمق الوعاء هو SP بدلاً من SO بسبب انكسار الضوء من الماء إلى الهواء .
(2) شروق الشمس المبكر وغروبها المتأخر
(3) ميراج في الصحراء
في بعض الأحيان في الصحاري ، تُرى صورة مقلوبة للشجرة تعطي انطباعًا خاطئًا عن الماء تحت الشجرة. وهذا ما يسمى بالسراب. سبب السراب هو انكسار الضوء. كما هو الحال في الصحراء ، ترتفع درجة حرارة الرمال بسرعة كبيرة ، وهذا هو سبب تسخين طبقة الهواء الملامسة للرمل. ونتيجة لذلك ، يكون الهواء القريب من الأرض أكثر دفئًا من طبقات الهواء العلوية. بمعنى آخر ، الطبقات العليا أكثر كثافة من تحتها! عندما ينتقل شعاع الضوء القادم من الشمس بعد الانعكاس من أعلى الشجرة من طبقة أكثر كثافة إلى طبقة نادرة ، فإنه ينحرف بعيدًا عن الطبيعي. وبالتالي في الانكسار عند سطح الفصل بين الطبقات المتتالية ، في كل مرة تزداد زاوية الانكسار وتزداد أيضًا زاوية سقوط الشعاع من أكثر كثافة إلى أندر حتى تصل إلى 90 درجة. عند زيادة زاوية السقوط من طبقة أكثر كثافة إلى طبقة نادرة ، تعاني انعكاس كامل ، وينتقل الضوء المنعكس الآن من وسط نادر إلى وسط أكثر كثافة ، ومن ثم ينحني باتجاه الطبيعي عند كل انكسار. عند الوصول إلى عين المراقب ، تُرى صورة مقلوبة للشجرة.
عندما يسقط الشعاع الساقط AB على لوح زجاجي ، فإنه يسقط على نقطة السقوط B. يدخل الشعاع AB من الهواء إلى الزجاج ، لذلك ينحني باتجاه المستوى الطبيعي ويتبع المسار BC. عندما يضرب الشعاع المنكسر BC السطح الزجاجي مرة أخرى عند النقطة C ، فإنه ينحني بعيدًا عن الوضع الطبيعي حيث ينتقل الشعاع من الزجاج إلى الهواء ويتبع المسار CD. يكون القرص المضغوط للشعاع المنبثق موازياً للشعاع الساقط AB. وبالتالي فإن الشعاع المنبثق والشعاع الساقط في نفس الاتجاه ولكنهما ينزاحان جانبياً.
المنشور عبارة عن وسيط شفاف يحده خمسة أسطح مستوية بمقطع عرضي مثلثي. سطحان متعاكسان من المنشور مثلثات متطابقة بينما الأسطح الثلاثة الأخرى مستطيلة ومائلة على بعضها البعض.
عندما يسقط شعاع ضوئي من لون واحد على سطح المنشور المائل ، يسقط الشعاع الساقط PQ على وجه المنشور ، ينتقل من الهواء إلى الزجاج بحيث ينحني باتجاه الوضع الطبيعي وينتقل عبر المسار QR. عندما يصطدم أشعة QR المنكسرة بواجهة المنشور عند R ، يحدث انكسار آخر. الآن يدخل شعاع QR من الزجاج إلى الهواء لذا ينحني بعيدًا عن الوضع الطبيعي وينتقل في اتجاه RS. وهكذا ، عند المرور عبر المنشور ، ينحني شعاع الضوء باتجاه قاعدة المنشور.
