أنشطة الدرس الثالث: انعكاس وانكسار الضوء

حدّد نوع الانعكاس الحادث عند سقوط الضوء على كل من:

• جاكيت من الصوف: انعكاس غير منتظم.

• لوح من الاستانلس. انعكاس منتظم.

• مرآة مستوية.

• منقلة.

• قلم ليزر. (يحذّر من توجيه شعاع الليزر مباشرة للعين)

(1) ضع المنقلة في وضع عمودي على حافة مرآة مستوية موضوعة أفقيًّا على سطح منضدة كما بالشكل.

(2) وجّه شعاع ضوء قلم الليزر بحيث يلامس سطح المنقلة عند الزاوية 30° ويسقط على المرآة عند نقطة السقوط (أ).

من خلال النشاط أجب عن الأسئلة التالية:

1. ما اسم الزاوية المحصورة بين الشعاع الساقط والعمود المقام من نقطة السقوط؟ وما مقدارها؟

- زاوية السقوط، ومقدارها = 60°.

2. ما تدريج المنقلة الذي يلامس الشعاع المنعكس وما مقدار زاوية الانعكاس؟

- تدريج المنقلة = 30°

- زاوية الانعكاس = 60°

3. ما العلاقة بين زاوية السقوط وزاوية الانعكاس؟

- زاوية السقوط = زاوية الانعكاس.

4. ماذا يحدث عند سقوط الشعاع الضوئي:

• بزاوية سقوط 45°: تكون زاوية السقوط = 45°.

• عموديًّا على سطح المرآة: ينعكس على نفسه لأن زاوية السقوط = زاوية الانعكاس = 0.

5. هل يقع كل من الشعاع الضوئي الساقط والشعاع الضوئي المنعكس والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس في مستوى واحد أم في أكثر من مستوى؟

- يقع في مستوى واحد عمودي على السطح العاكس.

- ماذا تستنتج؟

- يخضع الضوء في انعكاسه لقانونين يعرفا باسم قانونا الانعكاس في الضوء.

• قطعة من الزجاج السميك على هيئة متوازي مستطيلات.

• ورقة بيضاء.

• قلم.

• مسطرة.

• منقلة.

• قلم ليزر. (يحذّر من توجيه شعاع الليزر مباشرة للعين)

(1) ضع متوازي المستطيلات على الورقة البيضاء وحدد محيطه بالقلم.

(2) أسقط شعاعًا من قلم الليزر عند نقطة السقوط (أ) على محيط متوازي المستطيلات وحدد مساره بالقلم والمسطرة ليمثل الشعاع الساقط.

(3) حدد مسار الشعاع الخارج من نقطة الخروج (ب) على الوجه المقابل لمتوازي المستطيلات.

(4) ارفع متوازي المستطيلات وصل بين النقطتين (أ)، (ب) بخط مستقيم يمثل الشعاع المنكسر.

(5) ارسم عند كل من النقطتين (أ)، (ب) خط رأسي متقطع يمثل العمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل.

- من خلال النشاط أجب عن الأسئلة التالية:

1. ماذا حدث للشعاع الضوئي عند انتقاله من الهواء إلى الزجاج، ثم من الزجاج إلى الهواء؟

- عند انتقال الشعاع الضوئي من الهواء إلى الزجاج: ينكسر مقتربًا من العمود وتكون زاوية السقوط أكبر من زاوية الانكسار لأن الهواء أقل كثافة من الزجاج.

- عند انتقال الشعاع الضوئي من الزجاج إلى الهواء: ينكسر مبتعدًا عن العمود، وتكون زاوية السقوط أقل من زاوية الانكسار.

2. استنتج اسم الزاوية المحصورة بين كل من:

• الشعاع الساقط والعمود المقام من النقطة (أ): (زاوية السقوط)

• الشعاع المنكسر والعمود المقام من النقطة (أ): (زاوية الانكسار)

• الشعاع الخارج والعمود المقام من النقطة (ب): (زاوية الخروج)

- ماذا تستنتج؟

- زاوية السقوط = زاوية الخروج.

ماذا يحدث عند سقوط شعاع ضوئي عموديًا على السطح الفاصل بين وسطين شفافين مختلفين في الكثافة الضوئية؟

- ينفذ الشعاع على إستقامة دون أن يعاني أي انكسار، لأن زاوية السقوط = زاوية الانعكاس = 0.

- لاحظ الشكل ثم حدد أيهما أكبر زاوية السقوط أم زاوية الانكسار.

- زاوية الانكسار أكبر من زاوية السقوط.

احسب سرعة الضوء في الزجاج إذا كانت سرعته في الهواء 3 × ⁸10 م/ث ومعامل الانكسار المطلق للزجاج 1.5

• معامل الانكسار المطلق للزجاج = $\frac{\mathrm{سرعة} \mathrm{الضوء} \mathrm{في} \mathrm{الهواء}}{\mathrm{سرعة} \mathrm{الضوء} \mathrm{في} \mathrm{الزجاج}}$

• سرعة الضوء في الزجاج = $\frac{\mathrm{سرعة} \mathrm{الضوء} \mathrm{في} \mathrm{الهواء}}{\mathrm{معامل} \mathrm{الانكسار} \mathrm{المطلق} \mathrm{للزجاج}} = \frac{3 \times {10}^8}{5.1} = 2 \times {10}^{8 }م/ث$

1. اكتب المصطلح العلمي الدال على كل عبارة من العبارات التالية:

(1) قدرة الوسط على كسر الأشعة الضوئية. (الكثافة الضوئية للوسط)

(2) الانعكاس الذي ترتد فيه الأشعة الضوئية في اتجاه واحد عند سقوطها على سطح مصقول. (الانعكاس المنتظم)

2. أكم ل العبارة التالية:

زاوية الانكسار هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الضوئي المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل.

3. ماذا نعني بقولنا أن....؟ معامل الانكسار المطلق للماء 1.33

- أن النسبة بين سرعة الضوء في الهواء وسرعة الضوء في الماء = 1.33.

4. علل لما يأتي:

(1) حدوث ظاهرة السراب في المناطق الصحراوية وقت الظهيرة.

- نتيجة لحدوث انعكاس وانكسار الضوء في طبقات الهواء المختلفة في درجات الحرارة.

(2) الشعاع الضوئي الساقط عموديًا على سطح عاكس مصقول ينعكس على نفسه.

- لأن زاوية السقوط والانعكاس = 0.

5. احسب معامل الانكسار المطلق لمادة الماس. علمًا بأن سرعة الضوء فيها 1.25 × ⁸10 م/ث.

- معامل الانكسار المطلق = $\frac{\mathrm{سرعة} \mathrm{الضوء} \mathrm{في} \mathrm{الهواء}}{\mathrm{سرعة} \mathrm{الضوء} \mathrm{في} \mathrm{الماس}} = \frac{3 \times {10}^8}{25.1 \times {10}^8} = 4.2$

6. اختر من الأشكال التي أمامك الشكل الصحيح الذي يعبر عن انكسار الضوء في متوازي مستطيلات من الزجاج. مع بيان السبب.

- الشكل (ب). السبب:

1. لأن زاوية السقوط = زاوية الخروج.

2. لأن الشعاع الضوئي الساقط يوازي الشعاع الخارج.

3. لأن الشعاع الضوئي انكسر مقتربًا من العمود المقام.