فيزياء تانية ثانوي .. الإنعكاس الكلي وتطبيقاته

 سبق وتحدثنا عن ظاهرة انكسار الضوء وذلك عندما ينتقل بين وسطين شفافين مختلفين في الكثافة الضوئية .

وذكرنا ان القانون الأول من قانونا إنكسار الضوء ينص علي أن " النسبة بين سرعة الضوء في الوسط الأول الي سرعته في الوسط الثاني تساوي النسبة بين جيب زاوية السقوط الي جيب زاوية الإنكسار " 
 وهذه النسبة ثابتة بالنسبة للوسطين وتسمي معامل الإنكسار النسبي ، وهذا يعني انه بزيادة زاوية السقوط تزداد زاوية الإنكسار .

وهذا ما يعنينا في عملية الإنعكاس الكلي ولكن يشترط أن ينتقل الشعاع الضوئي من وسط أكبر كثافة ضوئية الي وسط أقل كثافة ضوئية ، حيث ينكسر شعاع الضوء مبتعدا عن العمود المقام من نقطة السقوط ، وبزيادة زاوية السقوط في الوسط الأكبر كثافة ضوئية تزداد زاوية الإنكسار في الوسط الأفل كثافة ضوئية ، الي انه عند زاوية سقوط معينة ينكسر شعاع الضوء بأكبر زاوية له 90 درجة حيث يخرج الشعاع مماس للسطح الفاصل بين الوسطين ، عندها يطلق علي زاوية السقوط بالزاوية الحرجة .

الزاوية الحرجة  : هي زاوية سقوط في وسط اكبر كثافة ضوئية تقابلها زاوية انكسار ( أكبر زاوية إنكسار ) تساوي 90 درجة .

الإنعكاس الكلي : هي ظاهرة تحدث لشعاع الضوء عندما يسقط في وسط اكبر كثافة ضوئية بزاوية سقوط اكبر من الزاوية الحرجة .

تطبيقات الإنعكاس الكلي :

1- الليفة الضوئية :
هي قضيب مصمت من مادة مرنه شفافة إذا سقط شعاع ضوئي علي احد وجهيها بزاوية اكبر من الزاوية الحرجة فإنه يعاني عدة إنعكاسات كلية متتالية حتي يخرج من الوجه الأخر .

أنواع الالياف الضوئية :
1- الياف ذات طبقة واحدة   
2- الياف ذات طبقتين وهي افضل من ذات الطبقه الواحدة لأن نسبة تسرب الضوء منها أقل ، وذلك لأن الطبقة العلوية منها من مادة ذات كثافة ضوئية أقل( معامل انكسارها اقل ) من الطبقة السفلية ذات الكثافة الضوئية الأكبر ( معامل انكسارها أكبر ) .

 إستخدامات الألياف الضوئية :
- تستخدم في وصول الضوء الي أماكن يصعب الوصول اليها نظرا لمرونتها .
- تستخدم في مجال الطب . في العمليات الجراحية ومع عمليات المناظير .

2- المنشور العاكس :
هو منشور من الزجاج زواياه 45 و 45 و 90 درجة .
- إذا شقط شعاع ضوئي علي ضلعه القائم فإنه يغير إتجاه بمقدار 90 درجة .
- إذا سقط شعاع ضوئي علي الوتر ( الضلع المقابل للزاوية القائمة ) فإنه يغير مساره بمقدار 180 درجة .

إستخدامات المنشور العاكس :
- يستخدم المنشور العاكس في صناعة المناظير الميدانية .
- يستخدم في صناعة البيروسكوب . ( يستخدمه الغواصين ) .

3- تفسير ظاهرة السراب :
السراب : هي ظاهرة تحدث غالبا وقت الظهيرة في المناطق الصحراوية ، توحي للرائي بأنه يري ماء ولكن عندما يقترب لا يجد شيئا .
ولكن ماحدث هو نتيجة اختلاف كثافة طبقات الهواء بدأ من الطبقات الملامسة لسطح الأرض ، لذلك شعاع الضوء عندما يسقط علي جسم ما من الطبقة العليا ( الأكبر كثافة ضوئية ) الي الطبقة السفلي ( الأقل كثافة ضوئية ) بزاوية أكبر من الزاوية الحرجة فإنه ينعكس انعكاسا كليا ، ويبدوا أن للجسم ظل ، فيراه الشخص ويتوهم بأنه يري ماء .

لمزيد من الشرح والوضيح شاهد فيديوا الإنعكاس الكلي وفيديو تطبيقات الإنعكاس الكلي .

أولا : الإنعكاس الكلي 

ثانيا : تطبيقات الانعاكس الكلي