📄 اطبع pdf
00971504825082

<<<انكسار الضوء والعدسات >>>

"انكسار الضوء : هو تغير اتجاه انتشار الموجة عندما تنتقل الموجة من وسط إلى أخر

عندما يحدث الإنكسار تتغير سرعة الموجة

طول الموجة يتغير عندما يحدث الإنكسار

والمصدر واحد للأمواج الساقطة والمنكسرة أي التردد ثابت

انكسار الضوء

اكتب الرقم المناسب لكل عنصر بناءً على الرسم التوضيحي

انظر إلى الصورة ثم اكتب الرقم المناسب في كل فراغ

العنصر	الرقم
الشعاع الساقط يمثل الرقم	()
الشعاع المنكسر يمثل الرقم	()
زاوية السقوط يمثل الرقم	()
زاوية الإنكسار يمثل الرقم	()
العمود على السطح يمثل الرقم	()
السطح الفاصل يمثل الرقم	()

تصحيح الإجابات إعادة المحاولة

السؤال متى ينكسر الضوء مقتربا من العمود
متى ينكسر مبتعدا عن العمود
ومتى لا يحدث انكسار

سقوط الضوء من وسط ذو سرعة أكبر إلى وسط ذو سرعة أقل
سقوط الضوء من وسط ذو سرعة أقل إلى وسط ذو سرعة أكبر
غير زاوية السقوط في الحالتين من المؤشر ولاحظ النتائج

محاكاة انكسار الضوء

استكشف كيف ينكسر الضوء عند انتقاله بين وسطين مختلفين

معامل الانكسار (الوسط الأول)

معامل الانكسار (الوسط الثاني)

زاوية السقوط

30°

الوسط الأول

زجاج

الوسط الثاني

هواء

بدء التجربة إعادة التعيين

⚠️ يحدث انعكاس كلي داخلي

نتائج مهمة

إذا انتقل الضوء من وسط سرعته أكبر الى وسط سرعته أقل ينكسر مقتربا من عمود الإنكسار

إذا انتقل الضوء من وسط سرعته أقل الى وسط سرعته أكبر ينكسر مبتعدا من عمود الإنكسار

لا يحدث انكسار إذا سقط الضوء عمودي على السطح الفاصل

لا يحدث انكسار إذا سقط الضوء بنفس الوسط

قانون سنل في الانكسار

وقد وجد سنل في عام 1621 أنه عند مرور الضوء من وسط شفاف الى وسط شفاف أخر فإن جيب كل زاوية يرتبط من خلال المعادلة \[n_1 . Sin (θ_1)=n_2 . Sin (θ_2)\] \[n_1\] معامل انكسار الوسط الأول \[n_2\] معامل انكسار الوسط الثاني \[θ_1\] زاوية السقوط \[θ_2\] زاوية الإنكسار

🔍 مثال حسابي:

عندما ينتقل الضوء من الهواء (n=1) إلى الماء (n=1.33) بزاوية سقوط 30°:
\[ sin(θ₂) = \frac{(1 × sin(30°))} {1.33} ≈ 0.3759\] θ₂ ≈ 22°

المحاكاة التفاعلية

معامل انكسار الوسط الأول (n₁):

معامل انكسار الوسط الثاني (n₂):

زاوية السقوط (θ₁ بالدرجات):

إجراء الحساب

النتائج:

التطبيقات العملية

1. الألياف البصرية

تستخدم ظاهرة الانعكاس الكلي في نقل البيانات عبر الألياف الزجاجية بنسبة فقدان طاقة ضئيلة

2. المناظير الطبية

تستعمل في التنظير الداخلي لفحص الأعضاء الداخلية بدون جراحة

3. العواكس الضوئية

تستخدم في إشارات المرور والدراجات لعكس الضوء بفعالية

4. تقنيات التصوير

تطبيقات في المجاهر الضوئية المتقدمة والتصوير الطبي

معامل الإنكسار

هي النسبة بين سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعة الضوء في ذلك الوسط \[n=\frac{C}{v}\] معامل الإنكسار ليس له وحدة قياس لانها نسبة وهو دوما أكبر من الواحد قيمتة لأن سرعة الضوء في الفراغ دوما هي الأكبر

جدول معامل انكسار بعض المواد

المادة	معامل الانكسار (n)
الفراغ	1.00000
الهواء (في الظروف القياسية)	1.00029
الماء (20°م)	1.333
الإيثانول	1.361
الزجاج المصقول (زجاج الصودا والجير)	1.52
الكوارتز المنصهر	1.46
الزجاج الصواني (Flint glass)	1.60 - 1.89

ملاحظة: معامل الانكسار هو النسبة بين سرعة الضوء في الفراغ وسرعته في المادة. القيم المذكورة هي عند درجة حرارة 20°م وطول موجي 589 نانومتر (خط الصوديوم ).

قانون سنل
في هذه المحاكاة طبق قانون سنل وتحقق من صحة القانون غير كل مرة الوسط وحدد زاوية السقوط والإنكسار ومعامل انكسار الوسط الأول ومعامل انكسار والثاني وطبق قانون سنل وتحقق من المساواة




في هذه المحاكاة غير معامل الانكسار من خلال المحرك على اليمين و إحسب معامل الإنكسار والزاوية التي خرج منها الشعاع

الزاوية الحرجة والانعكاس الكلي

أسقط ضوء من وسط ذو معامل إنكسار أكبر إلى وسط ذي معامل إنكسار أقل وقارن بين زاوية السقوط والانكسار

زاوية السقوط ( أكبر - أصغر) زاوية الإنكسار

قم بزيادة زاوية السقوط حتى تصل إلى زاوية انكسار مقدارها 90 درجة عندها نسمي

زاوية السقوط التي تقابل زاوية إنكسار مقداها 90 درجة بالزاوية الحرجة ويرمز لها بالرمز \[θ_C\]

\[n_1 . Sin (θ_1)=n_2 . Sin (θ_2)\] \[n_1 . Sin (θ_C)=n_2 . Sin (90)\] \[ Sin (θ_C)=\frac{n_2}{n_1}\]

مثال محلول

في الشكل أدناه يوجد أربع حالات لسقوط الضوء من الماء إلى الهواء

الشعاع 1 لم يحدث له انكسار لماذا

أحسب زاوية الانكسار للشعاع 2

أحسب الزاوية الحرجة للشعاع 3

لماذا حدث انعكاس كلي للشعاع 4

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

العدسات هناك نوعين من العدسات

العدسات المحدبة وهي رقيقة من الأطراف وسميكة من الوسط

تجميع الأشعة لو سقطت متوازية في نقطة واحدة تدعى البؤرة وهي حقيقية ناتجة من إلتقاء الأشعة المنكسرة

العدسات المقعرة وهي سميكة من الأطراف و رقيقة من الوسط

تفرق الأشعة لو سقطت متوازية ولكن امتداد الأشعة المنكسرة تلتقي في نقطة واحدة تدعى البؤرة وهي تخيلية ناتجة من إلتقاء إمتداد الأشعة المنكسرة

لها أشكال مختلفة

البؤرة

الصور في العدسات في البداية يجب أن نعرف مسار الأشعة في العدسات
جميع الأشعة الساقطة تحقق قانون الانكسار
سقط ضوء موازي للمحور الاساسي ينكسر مار في البؤرة في العدسة المحدبة أو امتدادة يمر بالبؤرة في العدسة المقعرة

سقط ضوء مار بالمركز البصري يتابع طريقة دون أن ينكسر

سقط ضوء مار بالبؤرة كما في العدسة المحدبة أو امتداده يمر بالبؤرة كما في العدسة المقعرة ينكسر موازي للمحور الاساسي

العدسات

في هذه المحاكاة سوف نضع جسم على أبعاد مختلفة من العدسة المحدبة والمقعرة ونرسم الصور المتكونة ونحدد صفات الصورة

مهارة الرسم
أكمل رسم الصور المتكونة من خلال التجربة السابقة عند وضع جسم أمام عدسة محدبة في مواضع مختلفة وتأكد من الحل بالضغط على طريقة الحل

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أكمل رسم الصور المتكونة من خلال التجربة السابقة عند وضع جسم أمام عدسة مقعرة في أي موضع تظهر نفس الصورة وتأكد من الحل بالضغط على طريقة الحل

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

معلومات مفيدة: قوانين العدسات

من خلال تشابة المثلثات يتم اشتقاق معادلات المرايا

\[\dfrac{1}{X_o}+\dfrac{1}{X_i}=\dfrac{1}{f}\]

هناك مشكلة في تطبيق المعادلة السابقة وهي الاشارات للقيم السابقة الجدول التالي يبين الاشارات

في البصريات، نستخدم إشارات موجبة وسالبة للإشارة إلى مواقع الأجسام والصور بالنسبة للعدسات. فيما يلي جدول يوضح إشارات البعد البؤري ، وبعد الجسم وبعد الصورة في العدسات المحدبة والمقعرة.

نوع العدسة	البعد البؤري \[f\]	بعد الجسم \[X_O\]	بعد الصورة \[X_i\]	ملاحظات
العدسة المحدبة (المجمعة)	موجبة (+)	موجبة (+)إذا وضع الجسم أمام العدسة سالبة (-)إذا كان الجسم صورة من عدسة	موجبة (+) للصور الحقيقية سالبة (-) للصور الافتراضية	تكون الصورة حقيقية عندما يتكون الخيال على الجانب المقابل للعدسة
العدسة المقعرة (المفرقة)	سالبة (-)	موجبة (+)إذا وضع الجسم أمام العدسة سالبة (-)إذا كان الجسم صورة من عدسة	سالبة (-)	تكون الصورة دائمًا افتراضية ومستقيمة وأصغر من الجسم

نضع الاشارات فقط للقيم المعلومة

التكبير وهي النسبة بين طول الصورة \[{h_i}\]إلى طول الجسم \[{h_o}\]

وهي تعادل(-) بعد الصورة إلى بعد الجسم

\[M = \dfrac{h_i}{h_o} = -\dfrac{X_i}{X_o} \]

لاحظ إشارة التكبير دوما معاكسة لإشارة بعد الصورة

العدسات البصرية: دراسة شاملة

أولاً: المفاهيم الأساسية

1. العدسة المحدبة (Convex Lens)

تتميز العدسة المحدبة بأنها أسمك في الوسط منها عند الحواف، وتعمل على تجميع الأشعة الضوئية. الخصائص الرئيسية:

• البعد البؤري موجب (f > 0)
• تنتج صوراً حقيقية أو وهمية حسب موقع الجسم
• تستخدم في تصحيح طول النظر

2. العدسة المقعرة (Concave Lens)

تتميز بأنها أرق في الوسط منها عند الحواف، وتعمل على تفريق الأشعة الضوئية. الخصائص الرئيسية:

• البعد البؤري سالب (f < 0)
• تنتج صوراً وهمية دائماً
• تستخدم في تصحيح قصر النظر

ثانياً: قانون العدسات

ينص قانون العدسات على العلاقة التالية:

\[\frac {1}{f }=\frac {1}{X_I} +\frac {1}{X_O}\]

حيث:
\[f \] البعد البؤري
\[X_i\] بعد الصورة
\[X_o\] بعد الجسم

ثالثاً: مقارنة بين العدسات

مقارنة بين العدسات المحدبة والمقعرة

العدسة المحدبة	العدسة المقعرة
التعريف عدسة سميكة في الوسط ورقيقة عند الحواف، تنكسر الأشعة عبرھا نحو المركز	التعريف: عدسة رقيقة في الوسط وسميكة عند الحواف، تبعثر الأشعة بعيداً عن المركز
نوع الصورة حقيقية أو وهمية	نوع الصورة وهمية دائماً
الاتجاه مقلوبة أو معتدلة	الاتجاه معتدلة دائماً
المعادلات الأساسية: \[\frac {1}{f} = (n-1)(\frac {1}{R₁} - \frac {1}{R₂})\] \[\frac {1}{f }=\frac {1}{X_I} + \frac {1}{X_O}\] التكبير \[m =\frac {X_I}{X_O}\] البعد البؤري الموجب \[f\] معامل الانكسار \[ n\]	المعادلات الأساسية: \[\frac {1}{f} = (n-1)(\frac {1}{R₁} - \frac {1}{R₂})\] \[\frac {1}{f }=\frac {1}{X_I} +\frac {1}{X_O}\] التكبير\[m =\frac {X_I}{X_O}\] البعد البؤري سالب \[f\]معامل الانكسار \[ n\]
التطبيقات العملية: الكاميرات والمناظير المجاهر والمكبرات نظارات مد البصر تلسكوبات الفلك	التطبيقات العملية: نظارات قصر النظر أجهزة الليزر (توسيع الحزمة) كشافات الإضاءة الجانبية ثقوب الباب (العين السحرية)

رابعاً: التطبيقات العملية

تطبيقات العدسات المحدبة:

• الكاميرات الفوتوغرافية
• المجاهر
• نظارات تصحيح طول النظر

تطبيقات العدسات المقعرة:

• نظارات تصحيح قصر النظر
• أنظمة الإنارة الأمامية للسيارات
• أنظمة التلسكوبات

محاكاة قانون العدسات

نوع العدسة: محدبة مقعرة

اختر المطلوب حسابه: البعد البؤري (f) بعد الجسم (u) بعد الصورة (v)

أدخل المعطيات:

أدخل المعطيات:

أدخل المعطيات:

احسب

في هذه المحاكاة حرك الدائرة الزرقاء الموجودة فوق الجسم لتحريك الجسم. حرك الدائرة عند البؤرة
لتغيير البعد البؤري. انقل الدائرة الزرقاء إلى الجانب الأيمن من العدسة لتغييرها إلى عدسة مقعرة
غير موقع الجسم في كل مرة وحدد قيمة البعد البؤري وبعد الجسم من التجربة وقم بحساب بعد الصورة والتكبير كل مرة

في هذه المحاكاة الانحراف اللوني هو نوع من تشوه الصورة نتيحة عدم قدرة العدسة
على تركيز اللون في نفس نقطة التقاء.
ويحدث نتيحة اختلاف معامل الانكسار العدسات، واختلاف موجات الضوء
. حيث وجد أن قرينة (معامل) انكسار الأوساط الزجاجية بازدياد طول الموجة ، فقيمتها أكبر عند اللون الأزرق منها عند اللون الأحمر

في هذه المحاكاة الزيغ الكروي هو تأثير بصري
يلاحظ في الأجهزة البصرية والعدسات والمرايا وغيرها التي تحدث بسبب زيادة
انكسار أشعة الضوء الساقطة على عدسة أو التي تنتج من انعكاس أشعة الضوء
عندما تسقط على مرآة بالقرب من حافتها، مقارنة بالأشعة التي تسقط قرب المركز. تعرف العلماء على تلك الخاصية لسطح الكرة
خلال القرن السابع عشر الميلادي عندما كانوا يحاولون صنع تلسكوب بمرآة مقعرة كروية
. وبعد الفحص والتدقيق توصلوا إلى أن سطح قطع مكافيء يأتي بالغرض ، فهو يجمع الأشعة المتوازية الساقطة داخلة في بؤرة واحدة
. ساعدتهم في ذلك الرياضيات ومعادلة القطع المكافيء . يشتد هذا الانحراف في البؤرة
كلما سقط الشعاع الضوئي قريبا من حافة المرآة أو حافة العدسة
. وتتجمع الأشعة في نقطة على المحور الرئيسي للعدسة أو للسطح الكروي على بـًعد من "رأس" المنحنى الكروي

اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location

No comments:

Post a Comment

Newer Post Older Post Home