جدول المحتويات
مقدمة حول الارتداد
في حقول المعرفة المختلفة، يحمل مصطلح الارتداد معاني متنوعة. لغويًا، يشير الارتداد إلى فعل الارتداد أو الانعكاس. علميًا، يختلف تعريف الارتداد باختلاف التخصص العلمي.
في الفيزياء، يُعرف الارتداد بأنه اصطدام الموجات، سواء كانت صادرة من مصدر ضوئي أو صوتي، بسطح فاصل بين وسطين مختلفين في الكثافة، مثل الهواء والماء أو الهواء والزجاج. نتيجة لهذا الاصطدام، ترتد الموجات عائدة إلى الوسط الذي انطلقت منه. يشمل الارتداد في الفيزياء ارتداد الموجات الصوتية والضوئية والمائية.
في الرياضيات، يُعتبر الارتداد نوعًا من الدوال التي تحول شكلًا هندسيًا إلى صورته المعكوسة عبر محور انعكاس مستقيم في المستوى الإحداثي الثنائي. أما في الفضاء ثلاثي الأبعاد، يتطلب الارتداد وجود مستوى ثنائي عاكس. على سبيل المثال، عند وضع الحرف “q” باللغة الإنجليزية أمام مرآة، فإن صورته المنعكسة ستكون الحرف “p”.
السمات الأساسية للارتداد
للارتداد سمات مميزة تختلف باختلاف المجال العلمي الذي يتم دراسته فيه:
صفات الارتداد في الرياضيات
- التكرار يعيد الأصل: تكرار عملية الارتداد مرتين يعيد الشكل إلى صورته الأصلية. على سبيل المثال، انعكاس الحرف “q” يعطي الحرف “p”، وإعادة انعكاس الحرف “p” يعيد الحرف “q”.
- الحفاظ على المسافات: المسافة بين أي نقطتين في الشكل الأصلي تظل هي نفسها بين النقطتين المقابلتين لهما في الصورة المنعكسة.
- ثبات النقاط على المحور: النقاط التي تقع على محور الارتداد أو على المرآة تظل ثابتة ولا تتغير بالانعكاس.
توضيحات حول الارتداد في الفيزياء
- الارتداد المنتظم: هو نوع هام من الارتدادات في الفيزياء، حيث ينتج عن سقوط شعاع ضوئي على سطح عاكس شعاع واحد يُسمى الشعاع المنعكس. يصنع الشعاع الساقط زاوية تسمى زاوية السقوط مع السطح العاكس، وتكون هذه الزاوية مساوية لزاوية الارتداد المحصورة بين الشعاع المنعكس وسطح الانعكاس.
- صدى الصوت: يُعرف انعكاس الموجات الصوتية على سطح عاكس باسم صدى الصوت، وهو تكرار الصوت الصادر من المصدر بعد اصطدامه بالسطح العاكس. تحتاج الأذن البشرية عادةً إلى 1/10 من الثانية لسماع صدى الصوت، مع تساوي زاويتي السقوط والارتداد.
- انتشار الضوء: في حالة سقوط شعاع ضوئي على سطح أملس، يكون الارتداد منتظمًا. أما إذا سقط الشعاع على سطح غير مصقول، فإن الشعاع المنعكس ينتشر، أي أن زاوية السقوط لا تساوي زاوية الارتداد. في هذه الحالة، لا يسمى ارتدادًا وإنما انتشارًا للضوء.
- تطبيقات عملية: تستخدم ظاهرة الارتداد في الفيزياء في عمليات التنقيب عن النفط والحفر للعثور على الكنوز والدفائن. كما تستخدم في عمل الرادار والموجات الكهرومغناطيسية والأشعة السينية.
