فيديو السؤال: حساب مسار أشعة ضوئية تتعرض لانعكاس منتظم الفيزياء • الصف الثاني الثانوي

نسخة الفيديو النصية

الانعكاس المنتظم هو انعكاس أشعة الضوء عن سطح مستو، كما هو موضح في الشكل. يوضح الشكل النقاط الثلاث ‪D‬‏، و‪E‬‏، و‪F‬‏، التي قد تمر بها أشعة الضوء الثلاثة ‪A‬‏، و‪B‬‏، و‪C‬‏، بعد انعكاسها. أي نقطة يمر بها الشعاع ‪A‬‏؟

يوضح لنا هذا السؤال شكلًا يتضمن ثلاثة أشعة ضوئية. في هذا الجزء الأول من السؤال، مطلوب منا النظر في الشعاع ‪A‬‏. ومهمتنا هي معرفة أي من هذه النقاط الثلاث، ‪D‬‏، و‪E‬‏، و‪F‬‏، يمر بها شعاع الضوء ‪A‬‏ بعد انعكاسه عن السطح. يخبرنا السؤال بأن لدينا انعكاسًا منتظمًا؛ ما يعني أن شعاع الضوء ينعكس عن سطح مستو. وبالطبع، من خلال النظر إلى الشكل، نجد أن السطح مستو بالفعل.

للإجابة عن هذا السؤال، علينا أن نتذكر ما يحدث عندما ينعكس شعاع ضوء. لنفترض أن لدينا سطحًا مستويًا كهذا. عند أي نقطة على هذا السطح، يمكننا رسم خط متقطع عمودي عليه. أي إنه يلتقي بالسطح بزاوية قياسها 90 درجة. هذا الخط المتقطع يعرف باسم العمود المقام على السطح. والآن، دعونا نفترض أن لدينا شعاع ضوء يأتي على هذا النحو. يمكننا تعريف زاوية سقوط شعاع الضوء بأنها الزاوية المحصورة بين الشعاع والعمود المقام على السطح. وسنسمي زاوية السقوط هذه ‪𝜃 𝑖‬‏. عندما ينعكس شعاع الضوء عن السطح، يصنع هذا الشعاع المنعكس زاوية مع العمود المقام تسمى زاوية الانعكاس. وسنسمي زاوية الانعكاس هذه ‪𝜃 𝑟‬‏.

يخبرنا قانون الانعكاس أنه عندما ينعكس شعاع الضوء بهذه الطريقة، يجب أن تساوي زاوية السقوط زاوية الانعكاس. وبالنسبة إلى زاوية السقوط ‪𝜃 𝑖‬‏ وزاوية الانعكاس ‪𝜃 𝑟‬‏، ينص قانون الانعكاس على أن ‪𝜃 𝑖‬‏ يساوي ‪𝜃 𝑟‬‏. يمكننا استخدام هذه المعطيات لمعرفة ما يحدث لشعاع الضوء ‪A‬‏ في السؤال. سنبدأ بمد شعاع الضوء ‪A‬‏ حتى نقطة التقائه بالسطح. لعلنا نتذكر أنه في حالة عدم وجود أي جسم في طريق شعاع الضوء، فإنه يتحرك في خط مستقيم. إذن، بمد الشعاع ‪A‬‏، نجد أنه يلتقي بالسطح عند هذه النقطة هنا.

علينا إيجاد قياس الزاوية التي ينعكس بها هذا الشعاع. ولإيجاد قياس هذه الزاوية، يمكننا استخدام قانون الانعكاس. ولكن، علينا أولًا إيجاد زاوية السقوط. لذا، دعونا نضف العمود المقام على السطح عند النقطة التي يلتقي عندها الشعاع ‪A‬‏ بالسطح. وعليه، تكون زاوية السقوط ‪𝜃 𝑖‬‏ هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الساقط والعمود المقام. في الحالة لدينا، إذا قسنا زاوية السقوط، فسنجد أنها تساوي 45 درجة.

يخبرنا قانون الانعكاس أن زاوية الانعكاس ستساوي زاوية السقوط. وهذا يعني أنه لإيجاد الاتجاه الذي ينعكس فيه الشعاع ‪A‬‏، علينا قياس الزاوية نفسها التي تساوي 45 درجة على الجانب المقابل من العمود المقام. وبعد قياس الزاوية، يمكننا أن نرسم مسار الشعاع المنعكس. وبمد هذا الشعاع المنعكس، نجد أنه يمر بالنقطة ‪F‬‏. ومن ثم، فإن إجابة هذا الجزء الأول من السؤال هي أن شعاع الضوء ‪A‬‏ يمر بالنقطة ‪F‬‏.

حسنًا، دعونا نلق نظرة على الجزء الثاني من السؤال.

أي نقطة يمر بها الشعاع ‪B‬‏؟

الجزء الثاني من السؤال يطلب منا القيام بالشيء نفسه الذي فعلناه للتو مع شعاع الضوء ‪A‬‏، ولكن هذه المرة مع شعاع الضوء ‪B‬‏. وستكون العملية هي نفسها بالضبط. إذن، سنبدأ بمد الشعاع ‪B‬‏ حتى يلتقي بالسطح. ثم سنضيف بعد ذلك العمود المقام عند هذه النقطة. أصبحنا قادرين الآن على قياس زاوية السقوط المحصورة بين شعاع الضوء ‪B‬‏ والعمود المقام هذا. فنجد أنه مثلما هو الحال مع شعاع الضوء ‪A‬‏، هذه الزاوية تساوي 45 درجة. بعد ذلك، وبتطبيق قانون الانعكاس، نعرف أن زاوية الانعكاس ستساوي 45 درجة أيضًا.

بقياس زاوية الانعكاس التي قياسها 45 درجة على الجانب المقابل من العمود المقام، ومد الشعاع المنعكس، نجد أنه يمر بالنقطة ‪E‬‏. إذن، إجابة هذا الجزء الثاني من السؤال هي أن شعاع الضوء ‪B‬‏ سيمر عبر النقطة ‪E‬‏.

وأخيرًا، دعونا نتناول الجزء الثالث من السؤال.

أي نقطة يمر بها الشعاع ‪C‬‏؟

حسنًا، سنفعل الشيء نفسه مرة أخرى، لكن هذه المرة مع شعاع الضوء ‪C‬‏. إذن، سنمد شعاع الضوء ‪C‬‏ حتى يلتقي بالسطح. وسنضيف العمود المقام عند هذه النقطة. عند قياس زاوية السقوط، نجد أنها تساوي 45 درجة هي الأخرى. وعليه، دعونا نرسم الشعاع المنعكس بالزاوية نفسها على الجانب المقابل من العمود المقام. وبمد هذا الشعاع المنعكس، نرى أنه يمر عبر النقطة ‪D‬‏. هذا يعني أن إجابة هذا الجزء الأخير من السؤال هي أن شعاع الضوء ‪C‬‏ سيمر بالنقطة ‪D‬‏.