زاویه حد و بازتابش كلی

شكل زیر، تابش چند باریكه نور با زاویه های گوناگون را از درون آب به هوا نشان می دهد. دیده می شود كه هر چه نور از داخل آب به سطح آن، مایل تر بتابد و زاویه تابش بیشتر باشد، مسیر نور در اثر شكست، بیشتر منحرف می شود. همچنین دیده می شود كه باریكه ای كه خیلی مایل به سطح آب تابیده است، به طور كلی بازتاب شده و به داخل آب باز گشته است.

با کلیک در اینجا به فیلم توجه كنید.

به مدل سازی زیر توجه كنید. در این مدل سازی پرتوی نور از محیط غلیظ وارد محیط رقیق می شود.

سعی كنید زاویه تابش را به آرامی زیاد كنید؟ آیا زاویه شكست بزرگتر از زاویه تابش است؟ آیا می توانید زاویه شكست را روی 90 تنظیم كنید؟ (البته این كار كمی سخت است.)

اگر زاویه تابش از حالت فوق بیشتر شود آیا پرتویی وارد محیط رقیق خواهد شد؟

جهت مشاهده مدل سازی اینجا را کلیک کنید و فایل index را بازکنید.

این آزمایش را برای محیط های مختلف تكرار كنید.

برای بررسی بهتر این پدیده ، به شكل زیر توجه نمایید.

در این شكل، تغییر مسیر نور تابش شده از درون یك ماده غلیظ  به (سطح مشترك آن با) یك محیط رقیق نشان داده شده است. تغییر مسیر نور درحالت های  (زاویه های تابش) مختلف دیده می شود. هرچه زاویه تابش بیشتر باشد، امتداد نور بیشتر می شكند (1 و 2) تا جایی كه مسیر نور شكسته شده، بر سطح مشترك دو محیط مماس می شود (3). در این حالت، زاویه تابش  ، زاویه حد نام دارد.

هرگاه زاویه تابش از زاویه حد بزرگتر شود، دیگر شكست اتفاق نمی افتد و نور از سطح مشترك دو محیط مانند سطح یك آینه، بازتاب می کند (4). این حالت، بازتابش كلی نام دارد.

با کلیک در اینجا به فیلم توجه كنید.

برای علاقمندان به دانستن بیشتر !

هنگامی كه نور با زاویه حد به سطح مشترك یك محیط شفاف با هوا می تابد، زاویه تابش همان زاویه حد است و زاویه شكست، 90 درجه است. اگر ضریب شكست محیط شفاف n باشد:

یعنی سینوس زاویه حد در یك جسم شفاف در هوا، برابر با عكس ضریب شكست آن جسم است.

مثال: زاویه حد نور در مرز آب با هوا را به دست آورید . ضریب شكست آب  33/1 است.

گروه مدرسه اینترنتی سایت تبیان- تهیه: محسنی

تنظیم: سمیرا بادامستانی