نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل النقاط الثلاث I، وII، وIII التي قد يمر خلالها شعاع ضوئي بعد انعكاسه. أي هذه النقاط يمر خلالها الشعاع الضوئي؟
للإجابة عن هذا السؤال، علينا توقع مسار شعاع ضوئي بعد انعكاسه عن هذا السطح. يمثل هذا السهم الشعاع الضوئي الابتدائي الساقط. يتحرك الضوء في الاتجاه الموضح بالسهم. وبما أنه لا يوجد شيء يعترض مسار الشعاع الساقط، فإننا نعلم أنه سيتحرك في خط مستقيم ويستمر في هذا الاتجاه حتى يصل إلى السطح. من المفيد أن نرسم هنا خطًّا مستكملًا خارجيًّا بهذا الشكل.
والآن علينا تحديد الاتجاه الذي يتحرك فيه الضوء بمجرد انعكاسه عن السطح. دعونا نبدأ برسم العمود المقام على السطح عند نقطة التقاء الشعاع بالسطح. تذكر أن «العمود المقام» هو ببساطة خط عمودي على السطح يعكس الضوء. وهو مفيد خصوصًا في مثل مخططات الأشعة هذه؛ إذ يجب أن نقيس الزوايا بالنسبة إلى العمود المقام على السطح.
دعونا نبدأ بتعريف زاوية السقوط، وهي الزاوية المحصورة بين العمود المقام على السطح والشعاع الضوئي الساقط. سنسمي هذه الزاوية 𝜃 وتحتها الرمز i للإشارة إلى أن هذه زاوية السقوط.
والآن لكي نرسم الجزء التالي من مخطط الشعاع، علينا تذكر قانون الانعكاس. ينص قانون الانعكاس على أن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس. بعبارة أخرى: الزاوية بين العمود المقام والشعاع الضوئي الساقط تساوي الزاوية بين العمود المقام والشعاع المنعكس.
إذن في المخطط الذي لدينا، يمكننا رسم الشعاع المنعكس، الذي نعلم أنه يجب أن يبتعد عن السطح بزاوية 𝜃r التي تساوي 𝜃i، مقيسة من العمود المقام على السطح.
والآن كل ما علينا فعله للإجابة عن هذا السؤال هو تتبع مسار الشعاع المنعكس ورؤية النقطة التي يمر بها من النقاط الثلاث. عندما نفعل ذلك، نلاحظ أن الشعاع الضوئي سيمر بالنقطة III.
لاحظ أنه سيكون من المستحيل أن يمر هذا الشعاع بأي من النقطتين الأخريين. لكي يمر بالنقطة I أو النقطة II، يجب أن تكون الزاوية المحصورة بين الشعاع والعمود المقام أصغر. لكن هذا لا يمكن أن يحدث؛ فينص قانون الانعكاس على أن زاوية الانعكاس يجب أن تساوي زاوية السقوط.
بذلك، نكون قد حددنا أنه بعد الانعكاس، سيمر الشعاع الضوئي بالنقطة III.
