ألم تسأل نفسك يوماً ما السبب وراء رؤيتنا لقطعة معدنية أو سمكة في الماء على أنها أبعد أو أقرب من بعدها الحقيقي لنا ، ونرى بعض الأطفال يقوم باللعب في الماء محاولين أن يمسكوا سمكة بأيديهم ، و لكن الأمر صعب، من الممكن أن يرجع صعوبة هذا الأمر إلي مهارة السمك أو لسذاجة الأطفال، أو أن هناك عوامل أخرى تسبب في خادعهم .
الضوء
نستطيع رؤية الأشياء بفضل الضوء الذي ينعكس منها إلى عيوننا، ونستطيع حينها رؤية الأشياء بوضوح، وبما يتناسب مع كمية الضوء المتوفرة، فدقة الرؤية للأشياء المحيطة بنا تتأثر بكمية الضوء المتاح، فالنظر إلى الأشياء في الليل يختلف عن النظر إليها في النهار، حيث كلما زادت كمية الضوء، زادت قدرتنا على تحليل المشهد بدقة أكبر
ليست كمية الضوء وحدها التي تتحكم في دقة النظر، فهناك خصائص أخرى للضوء يمكن أن تؤثر على رؤية الإنسان، مثل انعكاس الضوء وانكسار الضوء، وهذا هو السبب وراء عدم قدرتنا على النظر بدقة خلال الماء أو بعض الوسائط الأخرى، فلنتعمق في هذا الموضوع في مقالنا هذا .
دعونا نتعرف أولا على النور. النور هو شكل من أشكال الطاقة المكونة من إشعاع كبير، أو ما يمكن أن يسمى بالإشعاع الكهرومغناطيسي، والذي يتراوح طوله بين 400 نانومتر و 700 نانومتر. النور هو نوع من الإشعاعات التي يمكن للإنسان رؤيتها بالعين المجردة، ويعتبر النور العامل الأساسي الذي يمكن بفضله للإنسان رؤية الأشياء. حيث ينعكس الضوء عن الأجسام المختلفة ويتجه نحو عين الشخص، ومن ثم تستقبل العين هذا النور الذي يحمل صورة الأشياء، وبذلك يتمكن الشخص من رؤيتها
للضوء العديد من الخصائص المختلفة منها خاصية الاستقطاب وخاصية التأثير الكيميائي وخاصية الانعكاس وخاصية الانكسار التي سنتحدث عليها في هذا المقال.
انكسار الضوء
كما ذكر سابقا، فإن الضوء يمتلك العديد من الخواص، ومن بين هذه الخواص الهامة هي خاصية انكسار الضوء. وقد تم اكتشاف هذه الظاهرة الفيزيائية للضوء من خلال الفيزياء الكلاسيكية، والتي يمكن أن نعرفها على أنها إنحراف أو تغير في مسار الشعاع الضوئي، وذلك عندما يمر في وسط مختلف أو عند عبور سطح يفصل بين وسطين شفافين متباينين
يمكننا أيضا القول أن الإشارات والموجات داخل وسط مادي ما تؤدي إلى تغيير في شكل الموجات الضوئية وقوانين الحركة. حيث يحدث تحرك بنظام محدد للحركة وتتحرك الطاقة عبر الوسط المادي للانتقال من الوسط المادي الأول إلى الأكثر كثافة، وهذا التحرك يحدث بسبب سرعة انتقال الضوء من خلال الأوساط المختلفة التي تختلف في كثافتها، وبالتالي يتغير مسار الضوء بتغيير سرعة الطاقة التي تمر في الوسط ذو الكثافة الأكبر
عند تحرك الموجة الضوئية من وسط ذي معامل انكسار إلى وسط آخر ذي معامل انكسار متباين، يتحقق هذا الانكسار الذي نلاحظه على الفاصل بين الوسطين. وعندما يحدث هذا الانكسار في الموجة، يتحول الطول الموجي، إلا أن التذبذب لا يتغير ويستمر في الثبات. يمكننا أن نضع العديد من الأمثلة على انكسار الضوء مثل النظر إلى قطعة نقدية في حوض ماء، فإن المكان الذي نراه ليس حقيقيا، ولكن بسبب انكسار الضوء نراه على بعد آخر غير بعده الحقيقي .
وهذا هو السبب الذي يمنع الأطفال من إمساك السمك في الماء، كما شرحنا سابقا، وهذا ما يعرف باسم العمق الظاهر والعمق الحقيقي
العمق الظاهر والعمق الحقيقي
لكي نفهم العمق الظاهر والعمق الحقيقي بشكل أفضل، دعونا نستعين بمثال السمك. إذا وقفت على شاطئ البحيرة ونظرت إلى الأسماك في الماء، ستراها بعمق يختلف عن العمق الحقيقي. ستبدو أعمق مما هي عليه في الواقع، ويسمى هذا العمق الظاهري. في الحقيقة، العمق الحقيقي أبعد مما تراه. عندما ينعكس الضوء المنبعث من السمكة إلى عينك، ينتقل من وسط كثيف مثل الماء إلى وسط شفاف مثل الهواء، ولكن بكثافة أقل. وبسبب كثافته الأقل، ستكون سرعة الضوء أبطأ في الماء وأسرع في الهواء
هنا يحدث هذا التغيير الذي يؤثر على الرؤية الحقيقة للمشهد ، كذلك العكس أيضاً فإن السمكة تراك أبعد من بعدك الحقيقي حيث أن الضوء المنبعث منك ينكسر على سطح الماء ويتغير بسبب أن سرعته ستقل لانتقاله إلي وسط ذو كثافة أعلى .
قانون انكسار الضوء
سمي بقانون نسل ، حيث يشترط هذا القانون أن يكون هناك تساوي بين جيب زاوية الانكسار أو سقوط الضوء خلال وسطين متباينين ، ونسبة سرعة الضوء في مروره من الوسطين ، ويمكن تمثيله في الآتي (جاهـ 1/جاهـ 2)=(ع1/ع2)=(ن1/ن2).
هـ 1: تعبر هذه الزاوية عن الزاوية التي يتشكل عندما يسقط الضوء من الوسط المادي الأول إلى الوسط المادي الثاني.
هـ 2: تمثل الزاوية التي يتكون عندما ينكسر الضوء عند مروره إلى المادة الثانية.
ع1: تعبر هذه المعلومة عن سرعة انتشار الضوء في الوسط الأول.
ع2: تعبر عن سرعة انتشار الضوء في الوسط الثاني.
ن1: تعبر عن معامل الانكسار للوسط الأول.
ن2: تعبر عن معامل الانكسار للوسط الثاني.