انكسار الضوء: شرح شامل للظاهرة وتطبيقاتها

فهرس المحتويات

ما هو انكسار الضوء؟

يُعرف انكسار الضوء (بالإنجليزية: Refraction of Light) بأنه تغير اتجاه انتشار الموجات الضوئية عند انتقالها من وسط شفاف إلى آخر مختلف في الكثافة البصرية. يحدث هذا التغير نتيجة اختلاف سرعة الضوء في الوسطين. فإذا انتقلت الموجة الضوئية من وسط إلى آخر أقل كثافة، تزداد سرعتها، و العكس صحيح. تُعتبر هذه الظاهرة من الظواهر الفيزيائية الشائعة و المرصودة يومياً، كما في مثال القلم المغمور جزئياً في الماء.

كيف يحدث انكسار الضوء؟

يتمثل تفسير انكسار الضوء في تغير سرعة الضوء وطول موجته عند انتقاله من وسط إلى آخر. عند انتقال الضوء من الهواء (وسط أقل كثافة) إلى الزجاج (وسط أكثر كثافة)، تقل سرعته بنسبة تقارب 75%. هذا التغير في السرعة يُسبب تغييراً في اتجاه انتشار الموجة الضوئية، مما يُنتج ظاهرة الانكسار.

قانون سنيل: المعادلة الرياضية

يُعرف قانون انكسار الضوء، المعروف أيضاً بقانون سنيل، بمعادلته التي تربط بين معاملات الانكسار للوسطين والزوايا المتكونة:

n₁ / n₂ = sin(α₂) / sin(α₁)

حيث:

• n₁: معامل انكسار الوسط الأول.
• n₂: معامل انكسار الوسط الثاني.
• α₁: زاوية سقوط الشعاع الضوئي على السطح الفاصل.
• α₂: زاوية انكسار الشعاع الضوئي في الوسط الثاني.

أمثلة على انكسار الضوء في الحياة

تُستخدم ظاهرة انكسار الضوء في العديد من التطبيقات العملية والتكنولوجية، من أبسطها إلى أحدثها.

دور انكسار الضوء في الرؤية

تعتمد عملية الإبصار على انكسار الضوء. عند دخول الضوء إلى العين، ينكسر عند مروره من الهواء إلى القرنية (حوالي 80%)، ثم ينكسر مرة أخرى داخل العين لتكوين صورة واضحة على الشبكية.

انكسار الضوء في العدسات

تعتمد العدسات في النظارات الطبية والتلسكوبات على انكسار الضوء لتعديل مسار الأشعة الضوئية وتركيزها على نقطة محددة، مما يُساعد في تصحيح عيوب الإبصار أو تكبير الصور البعيدة.

قوس قزح: ظاهرة طبيعية مبهرة

يُعتبر قوس قزح من أروع الأمثلة على انكسار الضوء في الطبيعة. ينتج قوس قزح عن انكسار وانعكاس أشعة الشمس عند مرورها عبر قطرات الماء في الغلاف الجوي.