دراسة انكسار الضوء

 دراسة 

 انكسار الضوء

v     هدف التجربة:-

حساب زاوية انكسار الضوء عند انتقاله من الهواء إلى الزجاج , وعند انتقال من الزجاج إلى الهواء .

v     خلفيه علميه:-

ظاهرة السراب هي أحدى الظواهر الطبيعية التي يحدث فيها انكسار للضوء, ويمكن تفسير ذلك بالاعتماد على الحقيقة التالية: أن لطبقات الهواء كثافة مختلفة.

كلما ارتفعنا في طبقات الهواء تقل درجة الحرارة, بحيث أن لطبقة الهواء الملامسة للأرض أعلى درجة حرارة.

التغيير في درجات الحرارة يودي إلى تغيير في الكثافة (كلما ارتفعت درجة الحرارة قلت الكثافة), أشعة الضوء المنطلقة من الشمس تنكسر في طبقات الهواء من طبقة كثافتها أعلى (معامل انكسار اكبر) إلى طبقه كثافتها اقل (معامل انكسار اصغر)  وكلما تنتقل من طبقه إلى أخرى تزيد زاوية الانكسار حتى تصل إلى مرحله معينه تكون فيها زاوية السقوط اكبر من الزاوية ألحرجه بهذه الحالة يحدث انعكاس كلي وطبقة  الهواء التي حدث فيها الانعكاس الكلي تتصرف كمرآه لذلك من ينظر إلى الضوء المنعكس يرى انعكاس لصورة السماء , وهي هي ظاهرة السراب .

v     الأدوات:-

1- مصدر جهد (dc)v 12.

2- مصدر ضوء.

3-  قاعدة خشبية لتثبيت الحلقة.

4- حلقه دائرية.

5- أسلاك كهربائية.

6- قاعدة خشبية مسجل عليها درجات الزوايا.

v     سير التجربة:-

نقوم بتثبيت مصدر الضوء ب القاعدة الخشبية عن طريق ربطها بمطاطة حيث يكون بعد الضوء عن الخشبة لا يقل عن 1 ס"מ , نقوم بوضع العدسة الزجاجية التي على شكل نصف دائرة على ألقطعه الخشبية بحيث أن الجهة المستقيمة تكون على الخط 

90-90 ومركزها على الخط 0-0.

وبعد ذلك  نقوم بصنع زوايا مختلفة تدريجيا ونجد زاوية الانكسار عند انتقال الضوء من وسط إلى وسط أي من الهواء إلى الزجاج وكذلك من الزجاج إلى الهواء.

v     القسم الأول:

ü      انتقال الضوء من الهواء إلى الزجاج:-

v     النتائج في جدول:

زاوية السقوط Sin زاوية السقوط زاوية الانكسار Sin زاوية الانكسار 0 0 0 0 10 0.17 6 0.1 20 0.34 12 0.2 30 0.5 21 0.35 40 0.64 25 0.42 50 0.76 31 0.51 60 0.86 35 0.57

أما ألان فنقوم ببناء رسم بياني يصف sin زاوية الانكسار كداله ل sinزاوية السقوط وبذلك ينتج لنا رسم خطي أما عند رسم بياني لزاوية الانكسار لزاوية السقوط لا يعطينا علاقة خطية.

v     رسم بياني:

نفرض أن : n1 معامل انكسار الزجاج ,

ومعامل ال n2  انكسار الهواء , أذا"- الميل في الرسم البياني هو عبارة عن :-   n1/  n2, وذلك حسب قانون سنل:بما إن معامل الانكسار للهواء 1 إذا:-

n1*sin1= n2* sin2                                              sin1 / sin2 =n1/ n2

أي ان معامل انكسار الزجاج هو – 1.507

v     القسم الثاني:

 

ü      انتقال الضوء من الزجاج إلى الهواء :

أما ألان فنقوم بتمرير الضوء من الزجاج إلى الهواء ونجد زاوية الانكسار .

النتائج مدونه في الجدول التالي:-

v     النتائج في جدول:

زاوية السقوط	sin زاوية السقوط	زاوية الانكسار	sin زاوية الانكسار
0	0	0	0
5	0.087155	9	0.156434
10	0.1736	16	0.2756
15	0.2588	25	0.4226
20	0.342	32	0.529
25	0.4226	41	0.65605
30	0.5	51	0.777
35	0.5735	65	0.9063
40	0.64	90	1

v     الرسم البياني:

 

ألان الميل في هذا الرسم البياني هو:- n1/ n2 لان هذه المرة الضوء يمر من الزجاج إلى الهواء ويمكن برهنه ذلك حسب قانون سنل المذكور أعلاه؟

إذا معامل انكسار الزجاج يساوي:-  n1= 1.513

يمكن أيجاد الزاوية ألحرجه حسب قانون سنل أيضا حيث انه في الزاوية ألحرجه تكون زاوية السقوط مساوية ل 90 و 1=90sin ,  أذا يصبح القانون كالتالي:

Sin a= n1/n2                           sin a = 1/1.51

مقدار الزاويه الحرجه:- a= 41.8

v     الاسئله:-

1- اشرح لماذا لعدسة الزجاج شكل نصف دائرة؟

لأنه وكما نعلم في الدائرة المماس عمودي على نصف القطر لذلك عند دخول أو خروج أشعة الضوء في اية نقطه على محيط الزجاج الدائري فانه يدخل بشكل عمودي وبالتالي لا ينكسر , واتجاه انتشاره في الهواء لا يتغير .

2- عرف انكسار الضوء؟

انكسار الضوء هو التغيير في انتشار أشعة الضوء عند انتقالها من حيز إلى أخر .

3- اذكر استخداما لانكسار الضوء؟

تستخدم ظاهرة انكسار الضوء في عمل منظار الغواصة , بحيث أن ألصوره التي نراها عبر المنظار تنكسر عدة مرات قبل وصولها للعين .

4- ماذا يحدث عندما ينكسر الضوء داخل منشور؟

عندما ينكسر الضوء داخل منشور تحدث ظاهرة انتشار الضوء أي تحلل الى الوان الطيف السبعه , تحدث هذه الظاهره لكون ان كل لون من الوان الطيف له زاوية انكسار مختلفه.

                               

تعديل المقال