فيديو السؤال: حساب معامل الانكسار بمعلومية زاويتي السقوط والانكسار الفيزياء • الصف الثاني الثانوي

نسخة الفيديو النصية

ينتقل شعاع ضوء في الهواء فيسقط على سطح مستو لقالب بلاستيكي، صانعًا زاوية قياسها 45 درجة مع الخط العمودي على السطح. ينتقل الشعاع المنكسر في القالب بزاوية قياسها 33 درجة مع الخط العمودي على السطح. ما معامل انكسار البلاستيك؟ أجب لأقرب منزلة عشرية.

في هذا السؤال، لدينا شعاع ضوء ينتقل في البداية في الهواء. يسقط هذا الشعاع على سطح قالب بلاستيكي، ونريد إيجاد معامل انكسار البلاستيك. سنبدأ برسم هذا السؤال.

دعونا نبدأ بالقول بأن هذا هو شعاع الضوء الصادر من الوسط الأول. أخبرنا السؤال بأن هذا الشعاع يسقط على سطح مستو لقالب بلاستيكي. نفترض أن هذا هو القالب البلاستيكي. لمزيد من التوضيح، دعونا نوضح الهواء والقالب البلاستيكي على النحو الآتي. أخبرنا السؤال أيضًا بأن شعاع الضوء هذا يصنع زاوية قياسها 45 درجة مع الخط العمودي على سطح القالب البلاستيكي. إذا كان هذا هو سطح القالب البلاستيكي، فهذا هو الخط العمودي على ذلك السطح؛ لأن الخط العمودي يصنع زاوية قياسها 90 درجة مع السطح. هذا معنى أن يكون الخط عموديًّا. قياس الزاوية المحصورة بين الشعاع والخط العمودي هنا يساوي 45 درجة. دعونا نسم هذه الزاوية ‪𝜃‬‏ واحدًا.

بما أن شعاع الضوء هذا ينتقل من الهواء إلى البلاستيك، أو بعبارة أخرى: من وسط له معامل انكسار معين إلى وسط له معامل انكسار مختلف، فإن شعاع الضوء هذا سينكسر أو سيغير اتجاهه في القالب البلاستيكي. قد أخبرنا السؤال بأن الشعاع المنكسر في القالب ينتقل بزاوية قياسها 33 درجة مع الخط العمودي على السطح. ومن ثم، إذا افترضنا أن شعاع الضوء هذا ينتقل الآن عبر القالب البلاستيكي، فبإمكاننا القول بأن قياس الزاوية المحصورة بين شعاع الضوء هذا والخط العمودي، التي سنسميها هنا ‪𝜃‬‏ اثنين، يساوي 33 درجة، كما علمنا من السؤال.

بعد أن رسمنا السؤال، علينا حساب معامل انكسار البلاستيك الذي تسبب في هذا الانكسار. لفعل ذلك، علينا تذكر قانون سنل. يعطى هذا القانون بالمعادلة: ‪𝑛𝑖‬‏ مضروبًا في ‪sin 𝜃𝑖‬‏ يساوي ‪𝑛𝑟‬‏ مضروبًا في ‪sin 𝜃𝑟‬‏؛ حيث ‪𝑛𝑖‬‏ معامل انكسار الوسط الأول الذي سقط منه شعاع الضوء. ‏‪𝑛𝑟‬‏ معامل انكسار الوسط الذي انتقل إليه شعاع الضوء. ‏‪𝜃𝑖‬‏ زاوية السقوط. ‏‪𝜃𝑟‬‏ زاوية الانكسار.

نريد حساب معامل انكسار البلاستيك، وهو الوسط الذي انتقل إليه شعاع الضوء. إذن، علينا إعادة ترتيب هذه المعادلة لجعل ‪𝑛𝑟‬‏ في طرف بمفرده. يمكننا فعل ذلك بقسمة طرفي المعادلة على ‪sin 𝜃𝑟‬‏، فنحصل على ‪𝑛𝑟‬‏ يساوي ‪𝑛𝑖 sin 𝜃𝑖‬‏ على ‪sin 𝜃𝑟‬‏.

علمنا من السؤال أن الوسط الأول الذي سقط منه شعاع الضوء هو الهواء. إذن، ‪𝑛𝑖‬‏ هو معامل انكسار الهواء. يمكننا تذكر أن قيمة معامل انكسار الهواء تقترب جدًّا من الواحد، وأنها يمكن تقريبها لتساوي واحدًا بالضبط. ومن ثم، ‪𝑛𝑖‬‏ يساوي واحدًا. نعلم أيضًا أن زاوية السقوط هي هذه الزاوية هنا. إذن، قياس الزاوية ‪𝜃𝑖‬‏ يساوي 45 درجة. زاوية الانكسار هي هذه الزاوية. ومن ثم، قياس الزاوية ‪𝜃𝑟‬‏ يساوي 33 درجة. بالتعويض بهذه القيم في هذه المعادلة، وباستخدام الآلة الحاسبة، نجد أن ‪𝑛𝑟‬‏ يساوي 1.298 إلى آخره.

علينا تقريب هذه الإجابة لأقرب منزلة عشرية. إذا قربنا هذا العدد لأعلى، فسنجد أن ‪𝑛𝑟‬‏ يساوي 1.3. هكذا نكون قد توصلنا إلى الإجابة النهائية. معامل انكسار البلاستيك يساوي 1.3.