نسخة الفيديو النصية
الانعكاس المنتشر هو انعكاس أشعة الضوء عن سطح غير مستو كالموضح في الشكل. يوضح الشكل ثلاث نقاط 𝐷، 𝐸، 𝐹 قد تمر بها أشعة الضوء الثلاثة 𝐴، 𝐵، 𝐶 بعد انعكاسها. أي نقطة من النقاط سيمر بها شعاع الضوء 𝐴؟
مطلوب منا في هذا السؤال النظر في ثلاثة أشعة ضوئية رموزها 𝐴، و𝐵، و𝐶. سوف تنعكس أشعة الضوء الثلاثة جميعها عن هذا السطح هنا، ولدينا ثلاث نقاط محتملة رموزها 𝐷، و𝐸، و𝐹 قد تمر بها أشعة الضوء الثلاثة بعد انعكاسها عن السطح. يسألنا الجزء الأول من السؤال عن شعاع الضوء 𝐴. وهو الشعاع الأعلى في الشكل. نحتاج إلى معرفة كيف ينعكس شعاع الضوء 𝐴 عن هذا السطح وبعدها نحدد أي من هذه النقاط الثلاث سيمر الشعاع المنعكس بها.
لنبدأ بتذكر ما يحدث عندما ينعكس شعاع ضوء عن أحد الأسطح. لنفترض أن هذا هو السطح وأن هذا هو شعاع الضوء الساقط على هذا السطح. عند نقطة التقاء شعاع الضوء بالسطح يمكننا رسم خط متقطع عمودي على هذا السطح، أي إنه يصنع مع السطح زاوية قياسها 90 درجة. يعرف هذا الخط العمودي على السطح بالعمود المقام على السطح. وتعرف الزاوية التي يصنعها شعاع الضوء الساقط مع هذا العمود المقام بزاوية سقوط شعاع الضوء. ويرمز لها عادة بالرمز 𝜃 𝑖. عندما ينعكس شعاع الضوء، فإن الشعاع المنعكس يصنع زاوية مع العمود المقام تعرف باسم زاوية الانعكاس. ويرمز لها عادة بالرمز 𝜃 𝑟.
ويتضح لنا أننا إذا عرفنا زاوية سقوط شعاع ضوء معين، فسيمكننا حينئذ إيجاد زاوية الانعكاس باستخدام القانون المعروف باسم قانون الانعكاس. ينص قانون الانعكاس على أن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس. بالنسبة لزاوية السقوط 𝜃 𝑖 وزاوية الانعكاس 𝜃 𝑟، ينص قانون الانعكاس على أن 𝜃 𝑖 تساوي 𝜃 𝑟. ويجدر بنا توضيح أن الزاويتين 𝜃 𝑖 و𝜃 𝑟 ستكونان دائمًا على جانبين متقابلين للعمود المقام. أي إن الشعاع المنعكس سيكون دائمًا في الجهة المقابلة للشعاع الساقط.
في هذا الشكل رسمنا السطح مسطحًا أو مستويًا. ولكن في السؤال مذكور أننا نتعامل مع حالة انعكاس منتشر، والذي يتضمن انعكاس أشعة الضوء عن سطح غير مستو. إذا نظرنا إلى الشكل المعطى لنا في السؤال، فسنلاحظ أن هذا السطح ليس خطًّا مستقيمًا واحدًا. وبدلًا من ذلك فإنه يتكون من أجزاء مختلفة ذات اتجاهات مختلفة. لا يزال بإمكاننا تحديد موضع العمود المقام على أي نقطة على السطح. والمهم هنا هو أن هذا العمود سيكون في اتجاهات مختلفة في المواضع المختلفة.
على سبيل المثال، لنتناول هذه النقطة هنا. العمود المقام عند هذه النقطة هو الخط العمودي على اتجاه السطح عند تلك النقطة. الآن لنر كيف يبدو شكل العمود المقام عند هذه النقطة هنا. سنرى أن اتجاه هذا العمود المقام يختلف عن اتجاه العمود الذي نظرنا إليه سابقًا. تمامًا كما هو الحال مع العمود الأول، يصنع هذا العمود الثاني زاوية قياسها 90 درجة مع السطح عند النقطة التي يلتقي عندها العمود المقام مع السطح. ولكن نظرًا لأن هذا الجزء من السطح وهذا الجزء من السطح يميلان بزاويتين مختلفتين؛أحدهما إلى الآخر، فيجب أيضًا أن يميل العمودان المقامان بزاويتين مختلفتين؛أحدهما إلى الآخر. حسنًا، لنعد مرة أخرى إلى السؤال وننظر ماذا يحدث لشعاع الضوء 𝐴.
سنبدأ بمد شعاع الضوء 𝐴 حتى يلتقي بالسطح. تذكر أنه في غياب وجود أي عائق في طريقه، يتحرك شعاع الضوء في خط مستقيم. إذن عند مد شعاع الضوء 𝐴 في خط مستقيم، نرى أنه يلتقي بالسطح عند هذه النقطة هنا. نريد تحديد زاوية سقوط شعاع الضوء هذا. لهذا سنرسم العمود المقام على السطح عند النقطة التي يلتقي بها شعاع الضوء. الآن وقد صار لدينا العمود المقام عند هذه النقطة، يمكننا قياس زاوية سقوط شعاع الضوء𝐴. إذن، هذه هي الزاوية بين الشعاع الساقط والعمود المقام. عندما نفعل ذلك، نجد أن زاوية السقوط هذه تساوي 43 درجة تقريبًا.
بعد ذلك، يخبرنا قانون الانعكاس أن الشعاع المنعكس سيكون له الزاوية نفسها، وهي 43 درجة تقريبًا، على الجانب المقابل من العمود المقام. بقياس زاوية الانعكاس هذه، يمكننا رسم الشعاع المنعكس، وعند مد هذا الشعاع نجد أنه يمر عبر النقطة 𝐸. إذن، إجابتنا على هذا الجزء الأول من السؤال هي أن شعاع الضوء 𝐴 سيمر بالنقطة 𝐸. الآن دعونا نلق نظرة على الجزء الثاني من السؤال.
أي نقطة من النقاط سيمر بها شعاع الضوء 𝐵؟
هذه المرة سننظر لشعاع الضوء ذي الرمز 𝐵، وهو الذي في منتصف الأشعة الثلاثة في الشكل. الطريقة التي سنستخدمها هي بالضبط نفس الطريقة التي استخدمناها مع شعاع الضوء 𝐴. لذلك، سنبدأ بمد الشعاع للأمام حتى النقطة التي يلتقي فيها بالسطح. نرى أن الشعاع 𝐵 يلتقي بالسطح عند هذه النقطة هنا. حسنًا، لنرسم العمود المقام على السطح عند هذه النقطة. اتجاه هذا العمود مختلف عن اتجاه العمود الذي رسمناه عند إجابة الجزء الأول من السؤال، وهو الأمر المتوقع بناء على حقيقة أن السطح غير مستو.
الآن وقد رسمنا العمود المقام، يمكننا قياس زاوية سقوط شعاع الضوء 𝐵. نجد أنها تساوي 22 درجة تقريبًا. مرة أخرى باستخدام قانون الانعكاس، نعلم أن 𝜃 𝑟 يجب أن تكون مماثلة لـ 𝜃 𝑖. بقياس زاوية انعكاس مقدارها 22 درجة، يمكننا رسم الشعاع المنعكس. وبمد هذا الشعاع المنعكس، نرى أنه يمر عبر النقطة 𝐷. إذن، إجابتنا على الجزء الثاني من السؤال هي أن شعاع الضوء 𝐵 سيمر بالنقطة 𝐷. الآن لنلق نظرة على الجزء الثالث والأخير من السؤال.
أي نقطة من النقاط سيمر بها شعاع الضوء C؟
حسنًا، سنتبع الطريقة نفسها مرة أخرى ولكن هذه المرة لشعاع الضوء 𝐶، وهو الخط السفلي من بين الخطوط الثلاثة في الشكل. سنبدأ بمد شعاع الضوء 𝐶 حتى يلتقي بالسطح. نجد أن شعاع الضوء يصطدم بالسطح عند هذه النقطة هنا. لنضف العمود المقام على السطح عند هذه النقطة. وبعدها يمكننا قياس زاوية السقوط بين الشعاع الساقط والعمود المقام. نجد أن هذه الزاوية تبلغ 59 درجة تقريبًا، ومن ثم فإن زاوية الانعكاس هي أيضًا 59 درجة. بقياس زاوية الانعكاس هذه، يمكننا بعد ذلك رسم الشعاع المنعكس. وبمد هذا الشعاع، نجد أنه يمر بالنقطة 𝐹. إذن، إجابتنا على هذا الجزء الأخير من السؤال هي أن شعاع الضوء 𝐶 سيمر بالنقطة 𝐹.
