البصريات
الانعكاس الكلي الداخلي
فوق الزاوية الحرجة لا يهرب أي ضوء — ينعكس الشعاع كليًا عائدًا إلى الوسط الأكثف (θc = arcsin(n₂/n₁)).
الانعكاس الكلي الداخلي — محاكاة البصريات تفاعلية. فوق الزاوية الحرجة لا يهرب أي ضوء — ينعكس الشعاع كليًا عائدًا إلى الوسط الأكثف (θc = arcsin(n₂/n₁)). مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
الانعكاس الكلي الداخلي
فوق الزاوية الحرجة لا يهرب أي ضوء — ينعكس الشعاع كليًا عائدًا إلى الوسط الأكثر كثافة (θc = arcsin(n₂/n₁)).
حين يسافر الضوء من وسط أكثف إلى أخف، يبلغ رفعُ زاوية الورود أخيرًا الزاوية الحرجة حيث تكاد الأشعة المنكسرة تلامس السطح. بعد θ_c تنعكس كل الطاقة داخليًا — مبدأ الألياف الضوئية ولمعان الماس.
- θ_c = arcsin(n₂/n₁)
- لا نفاذ للضوء بعد θ_c
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
الضوء المسافر من وسط أكثف (كالزجاج) نحو أخف (كالهواء) قد ينعكس كليًا بدل الانكسار خارجًا، إن كانت زاوية الورود حادة كفاية. هل للزجاج الأعلى معامل انكسار زاوية حرجة أصغر أم أكبر؟
توقعات للموازنة
- للزجاج الأعلى معاملًا زاوية حرجة أكبر.
- لا تعتمد الزاوية الحرجة على معامل الزجاج.
- للزجاج الأعلى معاملًا زاوية حرجة أصغر — يبدأ الانعكاس الكلي الداخلي أسهل.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- معامل الزجاج n₁
ما تقيسه:
- الزاوية الحرجة θ_c (°)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق الانعكاس الكلي واضغط إعادة الضبط. ينتقل الضوء من الزجاج إلى الهواء (n₂ = 1.0 ثابتة).
- فعّل قراءة الزاوية الحرجة.
- اضبط معامل انكسار الزجاج لكل تجربة وسجل الزاوية الحرجة.
المعادلة الحاكمة
الزاوية الحرجة للانعكاس الكلي الداخلي — θc = arcsin(n₂/n₁)
الضوء المنتقل من وسط أكثف (n₁) إلى أقل كثافة (n₂ < n₁) ينعكس انعكاسًا كليًا داخليًا لأي زاوية ورود تتجاوز الزاوية الحرجة θ_c = asin(n₂/n₁). بعد هذه الزاوية لا ينتقل ضوء إطلاقًا — انعكاس 100%.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب θ_c = asin(n₂/n₁) باستخدام n₂ = 1.0. قارن بالجدول.
- اشرح لماذا للزجاج الأعلى معاملًا (الأقوى كسرًا للضوء) زاوية حرجة أصغر — يحدث الانعكاس الكلي الداخلي لمدى أوسع من زوايا الورود.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- تعتمد الألياف الضوئية على الانعكاس الكلي الداخلي لحصر الضوء داخل قلب زجاجي عالي المعامل، يقيده على طول الليف بفقد يكاد يعدم. اشرح لماذا يستخدم مصنّعو كابلات الألياف قلوبًا زجاجية عالية المعامل جدًا محاطة بغلاف أدنى معاملًا.
- للماس معامل انكسار عالٍ على نحو استثنائي (نحو 2.42)، فزاويته الحرجة صغيرة جدًا (نحو 24°). اشرح لماذا يجعل هذا الماسَ المصقول جيدًا يلمع لمعانًا ساطعًا — الضوء الداخل من الأعلى يميل إلى الانعكاس الكلي الداخلي مرات عدة قبل خروجه.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- أهلًا بك في الانعكاس الكلي
- حدد الجسم
- اضغط تشغيل
- لا ضوء ينتقل
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.