تأثير الانكسار على طول الموجة: كيف ، لماذا ، حقائق مفصلة

في هذه المقالة سنناقش تأثير الانكسار على طول الموجة أثناء الانتشار من وسيط إلى آخر ، مع حقائق مفصلة.

لا يختلف تردد الموجة باختلاف انكسار الموجة ، وبالتالي فإن الطول الموجي للموجة يتناسب طرديًا مع سرعتها. نظرًا لاختلاف سرعة الموجة في العبور من الوسط ، يتغير الطول الموجي أيضًا وفقًا لذلك.

هل يؤثر الانكسار على الطول الموجي؟

يحدث الانكسار عندما ينتقل شعاع الضوء من وسط إلى آخر.

تزداد سرعة الموجة أثناء عبورها من الأوساط النادرة وتتناقص في الوسائط الأكثر كثافة التي تحدد زاوية الانكسار. يتناسب الطول الموجي للموجة مع السرعة ويختلف بشكل متوازي.

نعلم أن سرعة الضوء c = λf. بالنسبة لأي موجة ، ينتشر من وسيطين مختلفين ، فإن التحرك بسرعة "v" يتناسب طرديًا مع الطول الموجي ، مثل تردد الموجة يبقى كما هو بعد الانكسار.

سرعة الموجة في الوسط تعتمد بشكل مباشر على معامل الانكسار للوسط الذي تعبر خلاله.

n1/n2 = الخامس2/v1

v2/v1= λ2f/ λ1f

حيث يظل التردد ثابتًا حتى بعد الانكسار ،

v2/v1= λ2/ λ1

بالتالي،

n1/n2= λ2/ λ1

يعتمد انكسار الموجة على الطول الموجي ويتناسب الطول الموجي عكسياً مع معامل الانكسار للوسط.

قراءة المزيد عن أنواع الانكسار: تحليل مقارن.

كيف يؤثر الانكسار على الطول الموجي؟

قد يزيد الانكسار أو ينقص الطول الموجي للضوء أو الصوت المنتشر في الوسط الذي يحتوي على كثافة أعلى من الهواء.

عندما تنتقل الموجة في الوسط الأكثر كثافة ، تنخفض سرعة الموجة وبالتالي ينخفض ​​الطول الموجي. يزداد الطول الموجي إذا زادت سرعة الموجة أثناء السفر في وسط نادر.

ضع في اعتبارك موجة تنتشر من وسط نادر إلى وسط أكثر كثافة ، وتعود إلى الوسط الأكثر ندرة كما هو موضح في الشكل أدناه.

تأثير الانكسار على طول الموجة
الاختلاف في الطول الموجي أثناء الانتشار من وسيطين مختلفين

تكون سرعة الموجة في الوسط النادر أكثر وبالتالي يزداد الطول الموجي للموجة. عند المرور إلى الوسط الأكثر كثافة الذي يحتوي على معامل انكسار أكبر قليلاً ، تقل سرعة الموجة وطول الموجة. عند العودة إلى الوسط الأكثر ندرة ، يزداد الطول الموجي وسرعة الموجة.

قراءة المزيد عن ما هو الطول الموجي للفوتون: كيف تجد ، عدة رؤى وحقائق.

كيف يؤثر مؤشر الانكسار على الطول الموجي؟

كلما كان الوسط أكثر كثافة ، ستنخفض سرعة الموجة وبالتالي يقل الطول الموجي.

يكون مؤشر الانكسار أكبر بالنسبة للوسط الأكثر كثافة من الأندر لأن سرعة الموجة وطولها الموجي يتم تقليلهما أثناء السفر عبر الوسط الأكثر كثافة.

يُعطى معامل الانكسار للوسط على أنه سرعات الموجة المنتشرة من وسيطين مختلفين. لنفترض أن الضوء ينتقل من متوسط ​​1 إلى متوسط ​​2 ، فإن معامل الانكسار للوسط مُعطى كـ

n12=n1/n2= λ2/ λ1

أين ن1 هو معامل انكسار متوسط ​​1

n2 هو معامل انكسار متوسط ​​2

v1 هي سرعة الضوء في المتوسط ​​1

v2 هي سرعة الضوء في المتوسط ​​2

سرعة الموجة تساوي ناتج الطول الموجي وتردد الموجة.

ت = λ و

لنأخذ مثالاً لتوضيح كيف يعتمد الطول الموجي للموجة على معامل الانكسار للوسط الذي تنتقل خلاله.

قراءة المزيد عن مؤشر الانكسار.

مثال: تخيل موجة من الضوء تنتشر من الهواء إلى الماء. إذا كان تردد الموجة يساوي 6 * 1016 / ثانية. احسب التغير في الطول الموجي للضوء.

معطى: f=* 6 1016 / ثانية

معامل انكسار الهواء n1=1

معامل انكسار الماء n2= 1.33

ن = ج / الخامس

ن = ج / λ و

λ = ج / نف

يوضح هذا أن الطول الموجي يتناسب عكسياً مع معامل الانكسار للوسط.

كان الطول الموجي للضوء في الهواء

λ1= ج / ن1f

λ1= 3 * 108 / 1 * 6 * 1016

λ1= 5 10 *7= 500 10 *-9= 500 نانومتر

بعد الانكسار ، يصبح الطول الموجي للضوء في الماء

λ2= ج / ن2f

λ2= 3 * 108/ 1.33 * 6 * 1016

λ2= 3.75 * 10-7= 375 10 *-9= 375 نانومتر

إنه يشير بوضوح إلى أنه مع زيادة معامل الانكسار للوسط ، انخفض الطول الموجي للضوء.

هذا يعني أن سرعة الضوء تتناقص في الوسط الذي يحتوي على معامل انكسار أكبر ، وتزداد أثناء الانتقال من الوسط ذي معامل الانكسار الأعلى إلى معامل الانكسار المنخفض.

لماذا يؤثر الطول الموجي على الانكسار؟

يعتمد الانكسار بشكل أساسي على كثافة الوسط ، وتدرج درجة الحرارة والضغط للوسط.

مع اختلاف كثافة الوسط ، يختلف الطول الموجي ، ويتغير اتجاه انتشار الموجة. إذا زاد الطول الموجي ، فإن زاوية الانكسار ستكون أكبر.

عندما تنتقل الموجة من وسط أكثر كثافة إلى وسط أكثر ندرة ، تزداد سرعة الضوء ومن ثم طول الموجة ، وستكون زاوية الانكسار الناتجة عن ثني شعاع الضوء أكبر.

شعاع الضوء من أكثر كثافة إلى متوسطة نادرة

بينما تنتشر الموجة من وسط نادر إلى وسط أكثر كثافة ، سينخفض ​​الطول الموجي ، وستكون زاوية الانكسار المتكونة عند ثني شعاع الضوء أصغر.

شعاع الضوء من أندر إلى وسط أكثر كثافة

قراءة المزيد عن كيف تجد التسارع الزاوي من السرعة الزاوية: مشكلة وأمثلة.

الأسئلة المتكررة

لماذا يكون معامل انكسار الزجاج أكثر من الهواء؟

يتم تحديد معامل الانكسار من خلال التغير في سرعة الضوء أثناء عبوره من وسط معين.

تقل سرعة الضوء إلى حد كبير في الزجاج مقارنة بسرعة الضوء في الهواء. ومن ثم ، فإن معامل انكسار الزجاج يكون أكثر مقارنة بالهواء.

ماذا سيكون التأثير على الانكسار إذا زاد تردد الموجة؟

يظل التردد ثابتًا عند الانكسار ويرتبط عكسياً بطول الموجة.

إذا زاد التردد ، فإن سرعة الموجة ستنخفض ، وستتحول الموجة نحو المستوى الطبيعي منتجة زاوية انكسار صغيرة.

متى يتشتت شعاع الضوء بعد الانكسار؟

إذا اجتاز الضوء الأبيض الوسط وخرج بنفس الزاوية ، فلا يحدث تشتت للضوء.

إذا كانت جميع مكونات الضوء تنبعث من الوسط بزوايا مختلفة فإن هذه الظاهرة تسمى تشتت الضوء.

لماذا لا يتغير تردد الضوء أثناء الانتشار من وسط عالي الكثافة؟

تنخفض سرعة الضوء أثناء السفر من الوسط الأكثر كثافة.

يحدد التردد انتشار الضوء في الوقت المناسب. نظرًا لأن السرعة تقلل الطول الموجي سوف يتقلص أيضًا ، وبالتالي يتقلص التردد بقايا ثابت.

اترك تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول المشار إليها إلزامية *

انتقل إلى الأعلى