النموذج الموجي في الانكسار - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

النموذج الموجي في الانكسار Wave Model of Refraction طور النموذج الموجي للضوء بعد 200 عام تقريباً من نشر سنل لبحثه. وتم التوصل بعد 300 عام من عمل سنل إلى فهم أن الضوء يتفاعل مع الذرات عند انتقاله خلال الوسط، كأن يتحرك بسرعة أقل مما هو في الفراغ. ويمكن كتابة علاقة الموجة λ = v/f التي درستها سابقاً التي تخص انتقال موجة الضوء في الفراغ على النحو الآتي: λ = c/f ، حيث تمثل v سرعة الضوء في أي وسط، و λ الطول الموجي. ولا يتغير تردد الضوء f عندما يعبر الحد الفاصل؛ أي أن عدد الاهتزازات لكل ثانية التي تصل الحد الفاصل هي نفسها التي تخرج من الحد الفاصل وتنتقل خلال وسط الانكسار. لذا يجب أن يقل الطول الموجي للضوء λ عندما تقل سرعة الضوء؛ فيكون الطول الموجي للضوء في أي وسط أقصر من الطول الموجي له في الفراغ. ما الذي يحدث عندما ينتقل الضوء من وسط يتحرك فيه بسرعة أكبر إلى وسط يتحرك فيه بسرعة أقل كما في الشكل 2a-6؟ للإجابة عن ذلك انظر إلى الشكل 2b-6 الذي يبين حزمة ضوئية مكونة من سلسلة متوازية من مقدمات الموجات المستقيمة، حيث تمثل كل مقدمة موجة قمة الموجة وتكون متعامدة مع اتجاه الحزمة الضوئية التي تسقط على السطح بالزاوية θ1. وبما أن مقدمات الموجة تعامد اتجاه الحزمة، فإن PQR في المثلث PQR تكون زاوية قائمة، و QRP = θ1. لذا فإن sin θ1 تساوي المسافة بين P و Q مقسومة على المسافة بين P و R. sin θ₁ = PQ / PR وترتبط زاوية الانكسار θ2 بالطريقة نفسها مع المثلث PSR، وفي هذه الحالة: sin θ₂ = RS / PR ومن خلال حساب نسبة الجيب للمثلثين فإن PR تلغى وتبقى المعادلة الآتية: sin θ₂ / sin θ₁ = RS / PQ رسم الشكل 2b-6 بحيث كانت المسافة بين P و Q مساوية لثلاثة أطوال موجية للضوء في الوسط 1؛ أي أن PQ = 3λ1. وبالطريقة نفسها فإن RS = 3λ2. وبتعويض هاتين القيمتين في المعادلة السابقة واختصار العامل المشترك، الرقم 3، تنتج معادلة تربط زاويتي السقوط والانكسار بالطول الموجي للضوء في كل وسط. sin θ₂ / sin θ₁ = 3λ₂ / 3λ₁ = λ₂ / λ₁ وبالتعويض عن الطول الموجي λ = v/f في المعادلة أعلاه وإلغاء العامل المشترك f، يمكننا إعادة كتابة المعادلة على الشكل الآتي: sin θ₂ / sin θ₁ = v₂ / v₁ --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 2-6 ينتقل الضوء من الهواء إلى الزجاج ثم إلى الهواء مرة أخرى Description: A two-part diagram illustrating the refraction of light. Part (a) shows a simplified representation of light bending as it enters a denser medium. Part (b) provides a detailed wave model of refraction, showing parallel wave fronts (PQ, RS) and light rays passing from a medium with refractive index n1 to a medium with refractive index n2. The angles of incidence (θ1) and refraction (θ2) are clearly labeled, along with points P, Q, R, S, and the normal line. The diagram shows the light ray bending towards the normal as it enters the denser medium (n2) and bending away from the normal as it exits back into the less dense medium (n1). Key Values: n1 (refractive index of medium 1, e.g., air), n2 (refractive index of medium 2, e.g., glass), θ1 (angle of incidence), θ2 (angle of refraction), P, Q, R, S (points on wave fronts and interface) Context: This figure visually explains the wave model of light refraction, demonstrating how light's path changes as it moves between media with different refractive indices. It supports the derivation of Snell's Law by showing the relationship between angles of incidence and refraction, and the change in wavelength and speed of light.