فيديو السؤال: تحديد مسار أشعة ضوئية تنعكس انعكاسًا غير منتظم الفيزياء • الصف الثاني الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل النقطة ‪P‬‏ التي يمكن أن يمر بها أحد الأشعة الضوئية الثلاثة ‪A‬‏، ‪B‬‏، ‪C‬‏ بعد الانعكاس. أي شعاع ضوئي سيمر بالنقطة؟ أ: الشعاع ‪A‬‏، ب: الشعاع ‪B‬‏، ج: الشعاع ‪C‬‏، د: كل هذه الأشعة.

يطلب منا السؤال تحديد أي الأشعة الثلاثة ‪A‬‏ أو ‪B‬‏ أو ‪C‬‏ سيمر بالنقطة ‪P‬‏ بعد انعكاسه عن السطح الموضح في الشكل. لعلنا نتذكر أنه في حالة عدم وجود أي عائق يعترض مسار الأشعة الضوئية، فإنها تنتقل في خطوط مستقيمة. ولكننا نلاحظ في هذه الحالة وجود عائق في مسار هذه الأشعة الضوئية. وتحديدًا، يوجد هذا السطح الذي تنعكس عنه الأشعة الضوئية. نلاحظ أن هذا السطح ليس مستويًا. يعرف الانعكاس عن سطح غير مستو، كهذا السطح، بأنه «انعكاس غير منتظم». نتذكر أن قانون الانعكاس يوضح لنا ما يحدث للأشعة الضوئية المنعكسة عن سطح ما.

بداية، نتناول سطحًا مستويًا. يمكننا رسم خط عمودي على هذا السطح، وهو ما يعرف بالعمود المقام على السطح. لنفترض أن لدينا شعاعًا ضوئيًّا ساقطًا يصنع الزاوية ‪𝜃i‬‏ مع هذا العمود المقام. هذه هي زاوية سقوط الشعاع الضوئي. سينعكس الشعاع عن السطح وفقًا لقانون الانعكاس، الذي ينص على أن زاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط، ولكنها تقع على الجانب المقابل من العمود المقام. إن زاوية الانعكاس، التي سنسميها ‪𝜃r‬‏، هي الزاوية التي يصنعها الشعاع الضوئي المنعكس مع العمود المقام؛ أي هذه الزاوية هنا. إذن، ينص قانون الانعكاس على أن ‪𝜃i‬‏ تساوي ‪𝜃r‬‏.

علينا الانتباه عند تطبيق هذا القانون عندما يكون لدينا انعكاس غير منتظم عن سطح غير مستو. ونظرًا لأن السطح غير مستو، فإن اتجاه العمود المقام لن يكون واحدًا عند جميع النقاط الموضحة على السطح. وعليه، فلكل شعاع ضوئي ساقط في هذه الحالة، علينا أن نحرص على رسم العمود المقام في الاتجاه العمودي على النقطة التي يسقط عليها على السطح.

لنستخدم الآن هذه المعلومة لمد مسار كل شعاع من الأشعة الضوئية الثلاثة الواردة في السؤال. سنبدأ بالشعاع ‪A‬‏. نعلم أنه يتحرك في خط مستقيم حتى يلتقي بالسطح. ومن ثم، علينا رسم العمود المقام عند نقطة التقاء الشعاع بالسطح. سيبدو ذلك العمود المقام هكذا. نعلم من قانون الانعكاس أن الزاوية بين العمود المقام والشعاع المنعكس تساوي هذه الزاوية بين الشعاع الساقط والعمود المقام. بقياس هذه الزاوية ورسم الشعاع المنعكس بالزاوية نفسها، نلاحظ أن الشعاع ‪A‬‏ يمر بالنقطة ‪P‬‏.

والآن، علينا معرفة إذا كان الشعاعان ‪B‬‏ و‪C‬‏ يمران أيضًا بهذه النقطة ‪P‬‏ أم لا. سنستخدم العملية نفسها لإيجاد مساري الشعاعين المنعكسين كما فعلنا الآن مع الشعاع ‪A‬‏. بمد الشعاعين ‪B‬‏ و‪C‬‏ حتى يلتقيا بالسطح، ورسم العمود المقام على السطح عند كل نقطة، ثم تطبيق قانون الانعكاس؛ نحصل على مساري الشعاعين المنعكسين للشعاعين الضوئيين ‪B‬‏ و‪C‬‏. ينتهي الأمر بالشعاع ‪B‬‏ منعكسًا بحيث يلتقي بالسطح مرة أخرى عند هذه النقطة، في حين ينتهي الأمر بالشعاع ‪C‬‏ إلى هنا.

إذن، لا يمر أي من الشعاعين المنعكسين ‪B‬‏ و‪C‬‏ بالنقطة ‪P‬‏. الشعاع الوحيد الذي يمر بها هو ‪A‬‏. إذن، الإجابة الصحيحة هي الإجابة الواردة في الخيار أ. الشعاع الضوئي الوحيد الذي يمر بالنقطة ‪P‬‏ هو الشعاع ‪A‬‏.