اقرأ في هذا المقال
تعريف الانعكاس – Reflection:
يُعرَّف الانعكاس بأنّه التغيير في اتجاه أشعة الضوء بسبب الارتداد نحو نفس الوسط بعد ضرب حدود وسط مختلف، إنّ إحساسنا بالرؤية والضوء كلاهما ضروريان لرؤية أي جسم موجود بالقرب من محيطنا، في الأساس، عندما ينبعث الضوء من مصدر ويضرب الشعاع المنبعث جسمًا موجودًا في المحيط، فإنّه ينعكس تجاه عيون الإنسان وتسمح حاسة الرؤية للإنسان برؤية هذا الجسم.
بشكل رئيسي هناك (3) شروط مختلفة حتى يغير شعاع الضوء اتجاهه:
- أثناء الانعكاس من سطح ما.
- الانتقال من وسط شفاف إلى وسط آخر.
- الانتشار في الأوساط، التي لها تكوين متغير باستمرار.
عندما ينتشر شعاع ضوئي ويصادف وسطًا له معامل انكسار مختلف عن معامل الانكسار لوسط الانتشار الفعلي، يكون هناك تباين في اتجاه انتشار الشعاع، ويؤدي هذا التغيير في الاتجاه إلى انعكاس أشعة الضوء باتجاه نفس الوسط، هناك نوعان من القوانين الأساسية للانعكاس التي تنص على ما يلي:
- يجب أن تكون زاوية السقوط وزاوية الانعكاس متساوية.
- يقع الشعاع المنعكس والشعاع الساقط في مستوى مماثل مع المستوى الطبيعي.
يتم تصنيف انعكاس الضوء بشكل عام بطريقتين على أساس السطح الذي ينعكس منه:
- الانعكاس المرآوي (Specular reflection): الانعكاس الناتج عن جسم أملس مثل المرآة يسمّى “الانعكاس المرآوي”.
- الانعكاس المنتشر (Diffuse reflection): عندما يكون السطح الذي يسقط عليه الضوء خشنًا مثل الورق أو القماش، فإنّه يُعرف باسم “الانعكاس المنتشر”.
تعريف الانكسار – Refraction:
يُعرَّف الانكسار بأنّه انحناء أشعة الضوء بسبب وجود اختلاف في معامل الانكسار للوسط، وببساطة أكثر، يمكننا القول، عندما تضرب أشعة الضوء حدود وسط له معامل انكسار مختلف، يغير الشعاع اتجاهه، وينحني، ويبدأ في الانتشار في وسط معامل انكسار مختلف، بشكل أساسي عندما يتم تغيير وسيط الانتشار، ينتشر الشعاع بسرعة مختلفة عن السرعة السابقة، هذا التغيير في السرعة يؤدي إلى اختلاف في اتجاه الانتشار.
كما نرى، ينتشر شعاع الضوء في البداية من الهواء إلى الزجاج “أي من وسط قليل الكثافة إلى وسط أكثر كثافة”، في مثل هذه الحالة، يُظهر شعاع الضوء انحناءً نحو الوضع الطبيعي، بينما عندما ينتشر الشعاع من وسط أكثر كثافة إلى وسط أقل كثافة “أي من الزجاج إلى الهواء”، ينحرف الشعاع بعيدًا عن الوضع الطبيعي.
في وسط قليل الكثافة بصريًا، تزداد سرعة الضوء، وبالتالي بسبب زيادة السرعة، ينحني الشعاع في اتجاه بعيدًا عن الوضع الطبيعي، بينما في وسط أكثر كثافة بصريًا، تقل سرعة الشعاع، وبالتالي بسبب انخفاض السرعة، يحصل شعاع الضوء على انحناءات نحو المعدل الطبيعي، وبالتالي يمكننا القول أنّ الانكسار يعتمد على وسط مادي حيث يسقط الضوء.
الفرق بين الانعكاس والانكسار:
الانعكاس والانكسار هما الظاهرتان الرئيسيتان المرتبطتان بانتشار شعاع الضوء، الفرق الجوهري بين الانعكاس والانكسار هو أنّ الانعكاس هو فعل ارتداد الموجة الضوئية في نفس الوسط بعد ضرب حدود وسط مختلف، في المقابل الانكسار هو ظاهرة انحناء أشعة الضوء نحو وسط مختلف بعد التفاعل مع حدود ذلك الوسط، الانعكاس والانكسار هما أهم خاصيتين للموجة الضوئية (light wave).
نحن نعلم أنّ الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يتراوح من (400) إلى (750) نانومتر يسمّى الضوء، نظرًا لأنّ العين البشرية حساسة لهذا النطاق المحدد من الطول الموجي وبالتالي فهي قادرة على اكتشافه، الضوء وإحساسنا بالرؤية هما العاملان الرئيسيان اللذان يسمحان بتفسير الأشياء من حولنا، كما يسمح لنا الضوء برؤية الشيء من حولنا لأنّه في الظلام لا يوجد شيء مرئي على الإطلاق.
نحن نعلم أنّ الضوء ينتقل بسرعة كبيرة وهذا أيضًا في خط مستقيم، يُطلق على هذا المسار المستقيم الذي يتبعه الضوء شعاع الضوء (ray of light)، وتُعرف حزمة تشكيل الأشعة المتعددة باسم “حزمة الضوء” (beam of light)، وبالتالي فإنّ الانعكاس والانكسار هما المفهومان الرئيسيان اللذان يجب مراعاتهما أثناء التعامل مع الضوء.
جدول المقارنة بين الانعكاس والانكسار:
| أوجه المقارنة | الانعكاس | الانكسار |
| الأساس | إنّها ظاهرة ارتداد شعاع الضوء في نفس الوسط. | إنّه انحناء شعاع الضوء باتجاه وسط مختلف. |
| نوع السطح | الأسطح اللامعة. | الأسطح الشفافة. |
| وسيلة الانتشار | تبقى كما هي. | تتغير |
| سرعة انتشار الأشعة | لا تغيير. | تظهر سرعة الانتشار تباينًا وفقًا لوسط المادة. |
| القانون المرتبط | زاوية السقوط والانعكاس متساوية. | إنّ نسبة الجيب لزاوية السقوط إلى جيب زاوية الانكسار هي حد ثابت. |
الاختلافات الرئيسية بين الانعكاس والانكسار:
- تُعرف ظاهرة ارتداد أشعة الضوء، إلى تلك الوسيلة المعينة نفسها عند تجربة وسط مختلف باسم “الانعكاس”، مقابل انحناء شعاع الضوء إلى وسط مختلف عند التقاء حدود أسطح مختلفة يسمّى “الانكسار”.
- يحدث الانعكاس بشكل عام في الأسطح اللامعة التي تسمح للضوء بالارتداد دون السماح باختراقه، بينما يحدث الانكسار في الأسطح الشفافة التي تسمح بانحناء الشعاع إلى وسط مختلف.
- في حالة الانعكاس، يظل الوسط الذي ينتشر فيه الضوء كما هو، بينما في الانكسار، يتغير وسيط الانتشار.
- عندما يضرب شعاع الضوء حدود وسط مختلف، ففي حالة الانعكاس لا تتغير سرعة شعاع الضوء، بينما في حالة الانكسار، تختلف السرعة باختلاف الوسط الذي يخضع فيه الشعاع للانحناء.
- ينص قانون الانعكاس على أنّ زاوية السقوط وزاوية الانعكاس متساوية مع بعضهما البعض، بينما ينص قانون الانكسار على أنّ نسبة الجيب لزاوية السقوط إلى جيب زاوية الانكسار هي قيمة ثابتة.
- يحدث الانعكاس بشكل عام في المرايا. بينما يحدث الانكسار في العدسات في الظروف العامة.
