انكسار الضوء: مقدمة

أنظر! سأجعل الضوء ينحني! لست غبيا؟ أعرف أن الضوء يتحرك فقط في خط مستقيم. حسنا، أطفئ الضوء! زجاجة مياه، وضوء، انظر هنا عندما أثَقب الزجاجة، الماء يعمل كناقل للضوء ويجعله ينحني! غريب. الضوء ينحرف! ولكن كيف؟ صحيح، كما يقول فيليب، الضوء يتحرك فقط في خط مستقيم. ولكن التجربة ناجحة، فالضوء يتبع المياه وينحرف معها. لنرى كيف حدث ذلك .. ينتقل الضوء في خط مستقيم بسرعة عالية. تبلغ سرعة الضوء في الفضاء الفارغ حوالي 300000 كم في الثانية. ولكن سرعته في وسط آخر غير الفضاء الفارغ تكون أبطأ. سرعة الضوء في الهواء تساوي تقريبا سرعته في الفضاء، ولكن خلال الزجاج أو الماء يكون أبطأ بكثير. خاصية تغير سرعة الضوء عبر الأوساط المختلفة تجعله يغير اتجاهه عندما ينتقل من وسط إلى آخر. ولكن كيف يتغير الاتجاه بتغير السرعة؟ الأمر ليس غريبا كما يبدو: هذه السيارة في طريقها إلى الشاطئ. الإطارات لها احتكاك جيد على الأسفلت، وتتحرك بسرعة. ولكن على الرمال، تنزلق الإطارات، وتكون السيارة أبطأ. الآن، تدخل السيارة في الرمال جانبيا من طريق الأسفلت. العجلات في اليسار أعلى الشاشة، لا تزال على الأسفلت، و العجلات في الجانب الآخر على الرمال، لذا، فالجانب الذي على الأسفلت أسرع قليلا من الجانب الآخر. وعندما يكون أحد الجوانب أسرع من الآخر، تغير السيارة اتجاهها، وعندما تصبح السيارة على الرمال تتحرك في خط مستقيم ثانية، لكن بسرعة أبطأ من قبل. لنقارن ذلك بشعاع الضوء، الأسفلت هو الهواء، حيث يتحرك الضوء بسرعته في الفراغ، والرمال هي الزجاج حيث يكون الضوء أبطأ، والسيارة هي شعاع الضوء. عندما يدخل الشعاع إلى الزجاج يصبح أحد الجانبين أبطأ من الآخر، فيتغير اتجاه الشعاع، وعندما يخرج الشعاع من الزجاج ويدخل الهواء ثانية، يحدث نفس الشئ ولكن بطريقة عكسية، يدخل أحد الجانبين للهواء ويصبح أسرع من الجانب الآخر، فيعود مسار الشعاع وسرعته إلى ما كانا عليه قبل دخوله الزجاج. عندما يتغير ضوء الاتجاه مثل هذا، هذه خاصية تسمى الإنكسار. انكسار الشعاع الضوئي يعتمد على النسبة بين سرعة الضوء في الوسطين.