3 أمثلة على انكسار الأمواج: البصيرة التفصيلية والحقائق


الفين الفيزيائيةتُعرف ظاهرة انحناء الموجات بانكسار الموجة. فيما يلي أمثلة على انكسار الموجات.

الانكسار في الموجات الصوتية

يُعرف الانحراف الذي يلاحظ في مسار الموجة الصوتية بسبب التغيير في الوسط باسم انكسار الموجات الصوتية. الآن دعونا نفهم انكسار الموجة الصوتية بمساعدة مثال.

طبيعي مثال على انكسار الموجة الصوتية هو اختلاف في درجة حرارة الغلاف الجوي حولنا. كما نعلم جميعًا ، مصدر الطاقة للأرض هو الشمس. عندما تسقط أشعة الحرارة على الأرض ، فإنها تسخن سطح الأرض. إلى جانب تسخين سطح الأرض ، يتم أيضًا تسخين كتلة الهواء الموجودة فوقه.

كما نعلم ، يتم تسخين كتلة الهواء ، مما يعني أن جسيمها يتحرك بشكل أسرع. لذلك سوف يرتفع ، الآن على مسافة أبعد مع مصدر الحرارة سوف يرتاح الهواء. لذلك مع استمرار ارتفاع الكتلة الهوائية ، يستمر الهواء في الجزء العلوي في البرودة. هذا يخلق معدل زوال ثابت الحرارة. كما نلاحظ هنا ، فإن الهواء الدافئ قريب من الأرض.

لهذا السبب ، ستنتقل الموجة الصوتية أسرع بالقرب من سطح الأرض. لأن الموجات الصوتية تنتقل أسرع في وسط دافئ. هذه السرعة العالية للموجة الصوتية في جو دافئ بالقرب من سطح الأرض تخلق موجات Huygens ، والتي تنتشر بشكل أسرع بالقرب من سطح الأرض. 

في ظل ظروف مثل حركة الموجات الصوتية في اتجاه عمودي على واجهة الموجة التي شكلتها موجات Huygen ، ينكسر الصوت لأعلى ، ويختفي.

الانكسار في موجات الضوء

عندما تمر الموجة الضوئية عبر وسط متجانس ، تمر بشكل مستقيم دون أي عائق أو تغيير. ال تغير في الكثافة لوسط يتبعه تغيير في أسباب الانكسار المتوسطة.

أثناء الانتقال عبر وسط نادر إلى وسط أكثر كثافة ، يكون انكسار ضوء الموجة شوهدت. أثناء التحرك في مثل هذه الحالة ينحرف أكثر نحو الوضع الطبيعي. في المقابل ، عندما تنتقل الموجة الضوئية من وسط أكثر كثافة إلى وسط أكثر ندرة بصريًا ، فإنها تنحرف بعيدًا عن الطبيعي. ومع ذلك ، إذا سقطت الموجة الضوئية بشكل عمودي على الوضع الطبيعي ، فإنها تمر دون انحرافات.

بالنسبة انكسار الضوء موجات ، يتم اتباع قانونين. أولاً، الحادث ، المنكسر ، والطبيعي كلها تقع على نفس المستوى. وثانيا، تظل نسبة الجيب لزاوية السقوط وجيب زاوية الانكسار في وسط معين كما هي.

الانكسار يسبب هذا الانحناء
الصور: "انكسار الضوء" تعليم سيافولا CC BY 2.0

ونحن تعرف بسبب كثافة مختلفة من الجسيمات ، كونها فريدة من نوعها ، تتغير سرعة الضوء أيضًا ، مما يتسبب في الانكسار. لذلك كلما كان هناك ملف تغير في سرعة الضوء ، يمر من خلال انحناء الموجة.

لقد رأينا جميعًا انكسار الضوء في حياتنا اليومية عدة مرات. على سبيل المثال ، الانكسار في عدسات أعيننا ، الانكسار في الجليد ، تسطيح الشمس عند شروق الشمس وغروبها ، الانكسار في قطرات الماء ، تحول واضح في الوضع عند شروق الشمس جميعًا تحدث بسبب الانكسار الضوء.

الانكسار في موجات الماء

يعتمد انكسار موجات الماء على الوسط والكثافة التي يسافرها. ال يتسبب الانكسار في تغيير السرعة من موجات الماء.

لفهم انكسار موجات الماء. أولاً ، دعونا نفهم بعض خصائص الماء المتحرك في المحيطات. يتم تحديد سرعة موجات الماء الموجودة على القمة بشكل رئيسي من خلال عمقها. تتمتع المياه ذات العمق بسرعات عالية ، لذلك إذا كانت المياه في العمق عندما تقابل المياه ذات العمق الضحل ، تنخفض السرعة.

يتبع الانخفاض في سرعة موجات الماء انخفاض في طولها الموجي. ومن ثم ، فإن هذا يدل على أنه عند موجات الماء من تتقابل المياه العميقة والمياه الضحلة ثم تنخفض سرعاتها ، ويقل طول الموجة ، وبالتالي يتغير اتجاه حركتها أيضًا.

أمثلة انكسار الموجات
انكسار موجات الماء الصور:"***"  ميشا سوكولنيكوف CC BY-ND 2.0

هناك تغيير في الوسيط عند تحريك المياه العميقة إلى المياه الضحلة. يحدث هذا لأن المياه العميقة باردة وكثيفة. بعد كل شيء ، لا يصل إليها ضوء الشمس. وبالتالي لا توجد حرارة. بينما المياه الضحلة أكثر دفئًا نسبيًا لأنها تواجه ضوء الشمس إلى حد ما ، وبالتالي فهي أقل كثافة.

يمكن رؤية الموجات التي تأتي من المياه العميقة والضحلة منكسرة ، مما يعني أن الموجات تنحني قليلاً ، ويتغير طولها الموجي ، وتتباطأ سرعتها

الانكسار في موجات الراديو

في حياتنا اليومية ، سمعنا جميعًا الراديو. يتم تشغيل هذه الأجهزة اللاسلكية بواسطة موجات الراديو المرسلة. دعونا نفهم كيف هذا راديو تصل الموجات إلى كل مكان لتشغيل أجهزة الراديو.

تنكسر موجات الراديو في الطبقة العلوية من غلافنا الجوي ، وهي طبقة الأيونوسفير. نظرًا لأنها الطبقة الخارجية من غلافنا الجوي ، فهي تتكون من عدد كبير من الأيونات والإلكترونات الحرة فيها. هذا بسبب كمية الحرارة الشديدة التي تتلقاها الشمس ، والتي تؤين جميع الجزيئات الموجودة هناك.

عندما تصل موجات الراديو إلى طبقة الأيونوسفير ، فإن الإلكترونات الموجودة في طبقة الأيونوسفير تتأثر ، مما يسبب حركتها. نتيجة لهذا تنبعث موجات الراديو مرة أخرى. الآن كما نوقش أعلاه تركيز الأيونات والإلكترونات الحرة مرتفع في هذه الطبقة من الغلاف الجوي. عندما تتحرك موجات الراديو أكثر بسبب الإثارة التي تسببها الإلكترونات الحرة ، فإنها تواجه منطقة ذات كثافة عالية جدًا من الإلكترونات.

تعكس هذه المنطقة عالية الكثافة موجات الراديو إلى الأرض. وهذه هي الطريقة التي تنتقل بها الموجات الراديوية في جميع أنحاء المنطقة. ومع ذلك، هذا يعتمد انعكاس موجات الراديو على زاوية السقوط وكذلك تردد موجات الراديو. يميل الانكسار ، الذي يحدث في طبقة الأيونوسفير بسبب زاوية الوقوع غير المناسبة ، إلى الانخفاض عندما يتم تحسين تردد الإشارات.

لهذا السبب ، ينخفض ​​الانكسار ، ويبدأ انعكاس موجات الراديو في الطبقة الخارجية. كما نعلم ، الأيونوسفير مؤين ، والجسيمات المتحركة موجودة هناك. لذا فإن الكثافة لا تبقى كما هي في كل مكان ؛ أنه يختلف. لذلك يختلف مقدار الانكسار.

ريا باندي

أنا ريا باندي. لقد أكملت التخرج بعد التخرج في الفيزياء في عام 2021. أعمل حاليًا كخبير في مادة الفيزياء لطلاب Lambdageeks. أحاول أن أشرح موضوع الفيزياء الذي يسهل فهمه بطريقة بسيطة.

آخر المقالات