الانعكاس والانكسار

الانعكاس استعادة طاقة موجبة، مثل الضوء أو الحرارة أو الصوت أو اللاسلكي، بعدما تصطدم بسطح. ويمكن مقارنة الانعكاس بكرة ترتطم بحائط ارتطامًا عموديًا وترتد في اتجاه معاكس إلى الخلف، وإذا دفعت الكرة نحو الحائط في مسار بزاوية تقل عن الزاوية القائمة، فإن مسارها في الارتداد سيصنع الزاوية نفسها ولكن في الجهة الأخرى من نقطة اصطدام الكرة بالحائط. ولنتصور خطًا مرسومًا يصنع 90° مع الحائط في النقطة التي تصطدم بها الكرة؛ فالزاوية الناتجة عن مسار الكرة المقذوفة على هذا الخط هي زاوية السقوط والزاوية المقابلة للكرة المرتدة هي زاوية الانعكاس، وهاتان الزاويتان متساويتان.
إن مبدأ الانعكاس له تطبيقات كثيرة في الحياة اليومية. فالمرآة تعكس أغلب الضوء الساقط عليها. وتعكس الأسطح المصقولة، مثل الكروم، معظم الضوء الساقط عليها. والأسطح الشفافة، مثل زجاج النافذة، تعكس قليلاً من الضوء. وأفضل مثال على انعكاس موجات الصوت هو الصدى. ويستخدم الرادار انعكاس موجات اللاسلكي
.
الانكسار تغير اتجاه مسار الموجة عندما تنـتقل من أحد أنواع المادة إلى نوع آخر. تنكسر الموجات (تنثني) عندما تنتقل بزاوية من وسط إلى آخر حيث تكون سرعة الضوء مختلفة. والواقع أن قلم الرصاص الموضوع عموديًا داخل كوب به ماء يبدو منكسرًا عند سطح الماء. لأن سرعة الضوء في الماء أقل منها في الهواء. يتحدد مقدار انثناء شعاع ذي طول موجي معين، عند انتقاله من وسط إلى آخر، بوساطة دليل الانكسار بين الوسطين لذلك الطول الموجي. ويتم إيجاد دليل الانكسار عن طريق حساب المثلثات. وهو دالة جيبية لزاويتي السقوط والانكسار:
دليل الانكسار = جيب زاوية السقوط /جيب زاوية الانكسار
وأغلب أدلة الانكسار تعتمد على العلاقة بين زاوية الشعاع في الهواء وزاويته في وسط مثل الزجاج أو الكوارتز (المرو) أو البلاستيك.كما أن ألوان الضوء المختلفة لا تنكسر بالدرجة نفسها، ذلك لأن لها أطوالاً موجبة مختلفة. وبسبب هذه الخاصية الضوئية، تتحلل أشعة الضوء إلى ألوان الطيف السبعة. والمنشور يعمل على أساس هذا المبدأ.

تسمح كل من المرايا والعدسات بالحصول على صور لأجسام أخرى مضاءة، وتتكون تلك الصور بعد انعكاس وانكسار الضوء. وتنتج تلك الظواهر عند اصطدام الضوء بجسم أو تغييره للوسط الذي يسير به. 

فلنتفحص حزمة من الأشعة الضوئية التي تقابل سطحا يفصل بين وسطين (زجاج النافذة أو سطح الماء الموجود بكوب..إلخ) ، فعند بلوغ الضوء لهذا السطح ينعكس جزء من هذه الأشعة بينما ينكسر الجزء الآخر، أى ينتقل إلى الوسط الآخر، وهذا ما يحدث عندما نشاهد من الشارع واجهة محل فيمكننا نتيجة للانعاكس مشاهدة ما يحدث خلفنا بينما يستطيع شخص أخر بالجهة الأخرى للواجهة أن يشاهد نفس الشىء نتيجة للانكسار فإن ما يحدث هو انتقال جزء من أشعة الضوء عبر الزجاج وانتشارها بداخل المحل واختراقها لعين المشاهد فيستطيع مشاهدة نفس ما يشاهده الشخص الواقف بالشارع. 
أما في حالة المرآة فإن هذه تفصل بين وسط شفاف ووسط معتم فلا يحدث انكسار للضوء بل ينعكس فقط ، وإذا كان السطح الفاصل غير أملس (مصقول) كسطح المرآة فإننا نتحدث إذن عن انتشار وليس انعكاس، فالأشعة تنتشر في كل الاتجاهات.

القوانين الطبيعية 

تخضع قوانين الانعكاس والانكسار للقوانين الطبيعية التي قام الفيزيائي "ديكارت" بوضعها وتم توضيح تلك القوانين بالشكل التالي:

  و تصاغ تلك القوانين بالطريقة التالية : 
١. ينعكس الشعاع أ(١) بنفس زاوية الانحراف للشعاع الساقط أ (١) وهي الزاوية المحصورة بين الشعاع وN العمود المقام على السطح عند نقطة السقوط. 

٢. تتوقف زاوية الانحراف للشعاع المنكسر أ (٢) على مؤشر إضافي، وهو معامل الانكسار للوسطين (١) و(٢) الذي يتوقف بدوره على سرعة انتشار الضوء في الوسط أ. ولنتذكر أن سرعة الضوء تبلغ ٣٠٠٠٠٠ كم بالثانية في الفراغ  فقط أو تتغير عند عبور الضوء لوسط أخر مختلف عن الفراغ، ومعامل انكسار الضوء للماء مثلا هو ١.٣ بينما يساوي ١.٥ للزجاج. 

وينحرف الشعاع الضوئي أكثر (فتكون الزاوية المحصورة بين الشعاع والعمود المقام على السطح عند نقطة السقوط الأكبر ) عندما ينتقل إلى الوسط (٢) ذي معامل انكسار أقل من معامل انكسار للوسط الأول (ويقال هنا أن الوسط ٢ أقل كسراً للأشعة عن الوسط ١). 

ويمكننا مشاهدة الانعكاس بسهولة عند استخدام ساعة اليد لعكس أشعة الشمس، فيمكن تحديد اتجاه الأشعة عن طريق تمييل الساعة (وتستخدم عادة تلك الطريقة خطف بصر شخصا). 
وبالمثل من السهل توضيح الانكسار عن طريق وضع شفاطا بكوب ماء فيخيل إلينا أنه مكسور عند السطح أو أن السبب هو أن معامل الانكسار للماء أكبر من معامل الانكسار للهواء، فتنحرف الأشعة الضوئية الصادرة من الشفاط عند عبورها للماء، وتعطى هذا الإيحاء بعدم الاستمرارية.

الضوء 

موجات كهرومغناطيسية تنتقل في الفراغ بسرعة تساوي 300 ألف كيلومتر في الثانية وتتوقف طاقة موجات الضوء على تردد هذه الموجات فكلما زاد تردد موجة الضوء زادت طاقتها

والضوء الابيض خليط من ألوان الطيف السبعة والتي يمكن جمعها في كلمتين ( حرص خزين ) حيث يمثل كل حرف الحرف الثاني من اسم اللون وهي مرتبة تصاعديا حسب التردد ( أحمر - برتقالي - أصفر - أخضر - أزرق - نيلي - بنفسجي )وتعتبر الشمس أكبر مصدر للطاقة الضوئي

طبيعة الضوء 

مقدمة تاريخية : بما أن الضوء يملك طاقة وينقلها في الفضاء وبما أن الطاقة تنقل إما بالاجسام أو بالموجات اذا يوجد فرضيتين حول طبيعة الضوء هما ( النظرية الجسيمية - الدقائقية - لنيوتن ) ( النظرية الموجية للعالم الهولندي هيجنز ) ولكن لم تسطع هاتين النظريتين تفسير جميع الظواهر البصرية مما استوجب وضع نظرية توحد بين الخواص الموجية والجسيمية للضوء هي النظرية الكمية ونذكر هنا بلانك واينشتين وبوهر

هذه الرسمة توضح نظرية هيجنز

خواص الضوء

الخواص الهندسية [الانتشار في خطوط مستقيمة - السرعة المحدودة - الانعكاس - الانكسار - التشتت ]ــــــــ

الخواص الموجية [ التداخل - الحيود - الخاصية الكهرومغناطيسية- الاستقطاب - الانكسار المزدوج ] ــــــــ

الخاصية الكمية [ المدارات الذرية - كثافات الاحتمالية - مستويات الطاقة - الكمات - الليزر ] ــــــ

انعكاس الضوء

انعكاس الضوء : ارتداد الاشعة الضوئية في نفس الوسط عندما تقابل سطحا عاكسا

الشعاع الساقط هو الشعاع الذي يصل الى السطح العاكس

الشعاع المنعكس هو الشعاع الذي يرتد عن السطح العاكس 

زاوية السقوط هي الزاوية المحصورة بين الشعاع الساقط والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس

زاوية الانعكاس هي الزاوية المحصورة بين الشعاع المنعكس والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس

قانونا الانعكاس

القانون الأول:

زاوية السقوط = زاوية الانعكاس

القانون الثاني :

الشعاع الضوئي الساقط والشعاع الضوئي المنعكس والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس تقع جميعا في مستوى واحد عمودي على السطح العاكس