البصريات
منشور بضوء أبيض
المنشور يكسر الأزرق أكثر من الأحمر، فينتشر الضوء الأبيض إلى طيف (δ = θ₁ + θ₄ − A).
منشور بضوء أبيض — محاكاة البصريات تفاعلية. المنشور يكسر الأزرق أكثر من الأحمر، فينتشر الضوء الأبيض إلى طيف (δ = θ₁ + θ₄ − A). مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
التشتت
المنشور يكسر الأزرق أكثر من الأحمر، لذا ينتشر الضوء الأبيض إلى طيف (δ = θ₁ + θ₄ − A).
يستخدم قانون سنل معاملَ انكسار معتمدًا على الطول الموجي n(λ)، فينكسر كل لون بزاوية مختلفة قليلًا. تفصل زاوية رأس المنشور الضوء الأبيض إلى طيف يُحنى فيه البنفسجي أكثر. يعتمد التشتت الزاوي δ على زاوية المنشور ومعامل أبه للمادة.
- n يتغير مع λ
- الأزرق ينحرف أكثر
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 داخل منشورًا زجاجيًا ينحني (ينكسر) عند كل وجه، خارجًا منحرفًا عن اتجاهه الأصلي. هل تغيير زاوية الورود عند الوجه الأول يغير الانحراف الكلي دائمًا في الاتجاه نفسه؟
توقعات للموازنة
- يزداد الانحراف دائمًا مع ازدياد زاوية الورود.
- لا — للانحراف حد أدنى فعلي عند زاوية ورود محددة، لا اتجاه صعود أو هبوط بسيط.
- ينقص الانحراف دائمًا مع ازدياد زاوية الورود.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- زاوية الورود θ₁ (°)
ما تقيسه:
- الانحراف الكلي δ (°)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق منشور الضوء الأبيض واضغط إعادة الضبط. هذا المنشور من زجاج التاج زاوية رأسه A = 60° ومعامله n = 1.5.
- فعّل قراءة الانحراف الكلي.
- اضبط زاوية الورود عند الوجه الأول لكل تجربة وسجل الانحراف الكلي.
المعادلة الحاكمة
انحراف المنشور — δ = θ₁ + θ₄ − A
الشعاع المار عبر المنشور ينكسر عند الوجهين. الانحراف الكلي يجمع الانحناءين وزاوية رأس المنشور نفسه: δ = θ₁ + θ₄ − A، حيث θ₂ وθ₄ من قانون سنل عند كل وجه.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب θ₂ = asin(sin θ₁/n) (سنل عند الوجه الأول)، ثم θ₃ = A − θ₂ (هندسة المنشور)، ثم θ₄ = asin(n·sin θ₃) (سنل عند الوجه الثاني)، ثم δ = θ₁ + θ₄ − A. قارن بالجدول.
- اشرح لماذا الانحراف ليس دالة رتيبة بسيطة لزاوية الورود — هندسة المنشور (الانحناء عند وجهين) تنشئ حدًا أدنى حقيقيًا عند زاوية العبور المتناظر، المستكشفة مباشرة في تجربة الانحراف الأدنى.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- يحتوي الضوء الأبيض أطوالًا موجية كثيرة، لكل منها معامل انكسار مختلف قليلًا (تشتت) — فينحرف كل لون بمقدار مختلف قليلًا، باسطًا الضوء الأبيض إلى طيف مرئي. تستخدم هذه التجربة معاملًا ممثلًا واحدًا؛ الضوء الأبيض الحقيقي ينبسط قوس قزح.
- يتكون قوس قزح من انكسار ضوء الشمس وانعكاسه الداخلي داخل قطرات مطر كروية — هندسة أعقد من هذا المنشور المسطح الأوجه، لكنها مدفوعة بالمبدأ نفسه بالضبط: انكسار معتمد على الطول الموجي (تشتت).
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- أهلًا بك في منشور الضوء الأبيض
- حدد المنشور
- اضغط تشغيل
- الضوء الأبيض ينبسط
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.