انحراف الضوء في المنشور الثلاثي

يحدث انحراف أو تشتت الضوء عندما ينقسم الضوء الأبيض إلى الألوان المكونة له، وذلك بسبب انكسار الضوء عند مروره من خلال المنشور الثلاثي، حيث إن المنشور هو مثلث زجاجي شفاف ثلاثي الأبعاد، ومن أهم ما يؤثر على تشتت الضوء الأبيض خلال المنشور هو أنه يعتمد على الوسط الذي يمر به الضوء، بالإضافة إلى أنه يعتمد على الطول الموجي للضوء.[١]


تعتمد درجة انحراف الضوء على الأطوال الموجية لألوانه، فينحرف الضوء ذو الأطوال الموجية الطويلة، كاللون الأحمر، بصورة أقل، أما الضوء ذو الأطوال الموجية القصيرة، كاللون البنفسجي فينحرف بصورة أكبر، حيث يختلف مؤشر الانكسار لكل لون؛ ولهذا تختلف مسارات الضوء المنكسر تبعاً لطوله الموجي.[١]


أُسس انحراف الضوء في المنشور الثلاثي

يعتمد انكسار أو انحراف الضوء عند مروره داخل المنشور على بعض الأسس، وتشمل:[٢]

  • تتغير سرعة الضوء عند دخوله المنشور الثلاثي، ولهذا يحدث انحناء في مساره عن المسار الطبيعي في الهواء.
  • يعتمد الانحناء في مسار الضوء على زاوية الانكسار وعلى الطول الموجي للضوء.
  • تنتج أربعة أنواع مختلفة من الزوايا عند انكسار الضوء خلال المنشور، وهي زاوية رأس المنشور وزاوية سقوط الضوء على المنشور وزاوية خروج الضوء من المنشور وزاوية الانحراف.


حساب درجة انحراف الضوء في المنشور الثلاثي

تختلف سرعة انتقال الضوء في الوسط الفيزيائي تبعاً لنوعه، حيث تتفاعل الفوتونات الضوئية مع جزيئات الوسط وتبعاً لذلك، فإن الضوء ينتشر بشكل أسرع كلما قلت كثافة الوسط، ولهذا ينكسر الضوء عند مروره من خلال وسط صلب كالمنشور الثلاثي الشفاف، ويمكن حساب درجة أو زاوية الانكسار من خلال معرفة الزاوية التي دخل بها الضوء إلى المنشور والزاوية التي خرج بها، حيث تتأثر زاوية الانكسار بما يلي:[٣]

  • زاوية رأس المنشور
  • زاوية سقوط الضوء على المنشور
  • زاوية خروج الضوء من المنشور
  • زاوية الانحراف


يمكن حساب زاوية أو درجة الانحراف من خلال العلاقة الآتية:

  • زاوية رأس المنشور + زاوية الانحراف = زاوية سقوط الضوء + زاوية خروج الضوء من المنشور.
  • حيث تساوي زاوية الانحراف = زاوية سقوط الضوء + زاوية خروج الضوء من المنشور - زاوية رأس المنشور.


مثال على حساب زاوية انحراف الضوء في المنشور

يمكن استخدام الصيغة التالية لحساب انكسار الضوء (δ=i1+i2−A) في المنشور الثلاثي، حيث:[٤]

  • δ: زاوية الانحراف.
  • i1: زاوية سقوط الضوء على المنشور.
  • i2: زاوية خروج الضوء من المنشور
  • A: زاوية رأس المنشور


وبناءً على ذلك، يمكن حساب زاوية انكسار الضوء إذا سقط على منشور ثلاثي بزاوية 30 درجة، وخرج منه بزاوية 20 درجة، إذا كانت زاوية رأس المنشور 45 درجة كما يلي:

  • زاوية الانكسار = زاوية سقوط الضوء + زاوية خروج الضوء من المنشور - زاوية رأس المنشور
  • زاوية الانكسار = 30 + 20 -45 = 5 درجات.

المراجع

  1. ^ أ ب "dispersion-of-light-by-prism", geeksforgeeks, Retrieved 3/10/2022. Edited.
  2. ↑ "/tracing-the-path-of-the-rays-of-light-through-a-glass-prism", byjus, Retrieved 3/10/2022. Edited.
  3. ↑ "prism-and-dispersion-of-light", embibe, Retrieved 3/10/2022. Edited.
  4. ↑ "angle-of-deviation-in-prism", vedantu, Retrieved 3/10/2022. Edited.