البصريات
زاوية بروستر
عند زاوية بروستر (θ_B = arctan(n₂/n₁))، تكون المركبة المنعكسة المستقطبة p فقط صفرًا؛ لذا تكون الحزمة المنعكسة مستقطبة s.
زاوية بروستر — محاكاة البصريات تفاعلية. عند زاوية بروستر (θ_B = arctan(n₂/n₁))، تكون المركبة المنعكسة المستقطبة p فقط صفرًا؛ لذا تكون الحزمة المنعكسة مستقطبة s. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
زاوية بروستر
عند θ_B تتلاشى الاستقطابة p المنعكسة، فلا يبقى إلا الاستقطاب s.
عند زاوية بروستر (θ_B = arctan(n₂/n₁))، تكون المركبة المنعكسة المستقطبة p فقط صفرًا؛ لذا تكون الحزمة المنعكسة مستقطبة s.
- θ_B = arctan(n₂/n₁)
- انعكاس مستقطب
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
عند زاوية ورود خاصة واحدة (زاوية بروستر)، يصير الضوء المنعكس عن سطح مستقطبًا تمامًا — الحزمة المنعكسة تحمل اتجاه استقطاب واحدًا فقط. هل للسطح الأعلى معاملًا زاوية بروستر أكبر أم أصغر؟
توقعات للموازنة
- معامل أعلى يعطي زاوية بروستر أصغر.
- أكبر — معامل انكسار أعلى يستلزم زاوية ورود أحدّ لتحقيق شرط بروستر.
- لا تعتمد زاوية بروستر على معامل السطح.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- معامل الزجاج n₂
ما تقيسه:
- زاوية بروستر θ_B (°)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق بروستر واضغط إعادة الضبط. ينتقل الضوء من الهواء (n₁ = 1.0) نحو الزجاج.
- فعّل قراءة زاوية بروستر.
- اضبط معامل انكسار الزجاج لكل تجربة وسجل زاوية بروستر.
المعادلة الحاكمة
زاوية بروستر — θ_B = arctan(n₂/n₁)
عند زاوية الورود الخاصة θ_B = atan(n₂/n₁)، يصبح الضوء المنعكس مستقطبًا كليًا (مستقطب s نقيًا، مع الشعاعين المنعكس والمنكسر بزاوية 90° بينهما بالضبط). هذا الأساس الفيزيائي للنظارات الشمسية المضادة للوهج المستقطبة ومرشحات الكاميرا.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب θ_B = atan(n₂/n₁) باستخدام n₁ = 1.0. قارن بالجدول.
- اشرح لماذا يستلزم سطح أعلى معاملًا (n₂ أكبر) زاوية بروستر أكبر — ورودًا أحدّ — لتحقيق انعكاس مستقطب تمامًا.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- عند زاوية بروستر، الوهج المنعكس (كعن بحيرة أو طريق مبلل) مستقطب أفقيًا بالكامل تقريبًا. هذا بالضبط سبب فعالية نظارات الشمس المستقطبة (الحاجبة للاستقطاب الأفقي) في قطع الوهج — إنها مضبوطة لحجب الضوء الذي ينعكس أقوى ما يكون عند زوايا المشاهدة النموذجية بدقة.
- عند زاوية بروستر، تحمل الحزمة المنعكسة صفرًا من الضوء المستقطب مستويًا (المستقطب في مستوى الورود) — لا ينعكس إلا المستقطب العمودي على المستوي. اشرح لماذا يعني ذلك أن كاميرا بمرشح مستقطب، مدارًا لحجب الضوء المستقطب عموديًا على المستوي، تستطيع تقريبًا إزالة الانعكاسات عن الزجاج أو الماء عند هذه الزاوية المحددة.
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.3 Wave phenomena
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- أهلًا بك في بروستر
- حدد السطح الفاصل
- اضغط تشغيل
- انعكاس مستقطب
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.