الموشور مألوف للتلميذ من السنة الثالثة متوسط، حيث يحلل الضوء الأبيض إلى ألوان الطيف التي نراها في قوس قزح. وفي السنة الأولى ثانوي يدرس انحراف الضوء في الموشور تطبيقا لقانون الانكسار. تعرض الصفحة التعريف والعلاقات، وتنتهي بتمارين.
تعريف الموشور
الموشور هو كل وسط شفاف متجانس محدود بـمستويين غير متوازيين.
- يسمى المستويان وجهي الموشور.
- يسمى خط تقاطعهما حرف الموشور.
- تسمى الزاوية بين الوجهين زاوية الموشور (أو زاوية رأس الموشور) ونرمز لها
A.
الانكسار: تذكير
عند انتقال الضوء من وسط شفاف إلى آخر يتغير اتجاهه وفق قانون ديكارت (قانون سنيليوس):
n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂
حيث n قرينة الانكسار للوسط (قرينة الهواء تساوي تقريبا 1، وقرينة الزجاج نحو 1.5)، وi₁ زاوية الورود وi₂ زاوية الانكسار.
مسار الشعاع في الموشور
يصيب شعاع ضوئي الوجه الأول بزاوية ورود i، فينكسر نحو الناظم (لأنه ينتقل من الهواء إلى الزجاج الأكثر كثافة ضوئية) بزاوية r. ثم يصيب الوجه الثاني بزاوية r'، فينكسر مبتعدا عن الناظم ويخرج بزاوية i'.
العلاقات
| العلاقة | المعنى |
|---|---|
sin i = n sin r |
الانكسار على الوجه الأول |
sin i' = n sin r' |
الانكسار على الوجه الثاني |
r + r' = A |
العلاقة بين الزوايا الداخلية وزاوية الموشور |
D = i + i' - A |
زاوية الانحراف |
زاوية الانحراف D هي الزاوية بين اتجاه الشعاع الوارد واتجاه الشعاع الخارج، ودائما ينحرف الشعاع نحو قاعدة الموشور (الجهة المقابلة للحرف).
الانحراف الأصغري
عندما تتغير زاوية الورود تتغير زاوية الانحراف، وتبلغ قيمة صغرى عندما يكون المسار متناظرا (i = i' وr = r')، فنقول إنه الانحراف الأصغري Dm، وعندها r = A/2 وDm = 2i - A.
تحليل الضوء الأبيض
ينحرف كل لون بزاوية مختلفة لأن قرينة الانكسار تتغير بتغير اللون: فالبنفسجي أشد انحرافا من الأحمر. فإذا سقط شعاع ضوء أبيض على الموشور خرجت منه ألوان الطيف من الأحمر إلى البنفسجي. وهذا التشتت يفسر قوس قزح.
مثال محلول
موشور زاويته A = 60° وقرينة انكساره n = 1.5. شعاع يرد بزاوية i = 30°. احسب r ثم D (تقريبا).
sin r = sin 30° / 1.5 = 0.5 / 1.5 = 0.333، فـrيساوي نحو 19.5°.r' = A - r = 60° - 19.5° = 40.5°.sin i' = 1.5 × sin 40.5° = 1.5 × 0.6494 = 0.974، فـi'يساوي نحو 77°.D = i + i' - A = 30° + 77° - 60° = 47°.
تمارين
- ما الجهة التي ينحرف إليها الشعاع في الموشور؟ (نحو القاعدة)
- متى يكون الانحراف أصغريا؟ (عند تناظر المسار)
- لماذا يحلل الموشور الضوء الأبيض؟ (قرينة الانكسار تتغير باللون)
نصائح
- ارسم الناظم عند كل وجه.
- طبق قانون الانكسار مرتين.
- اكتب الزوايا بالدرجات واضبط الآلة الحاسبة.
أخطاء شائعة
- الخلط بين زاوية الورود والزاوية مع السطح.
- نسيان العلاقة
r + r' = A. - ضبط الآلة على الراديان.
أسئلة يطرحها الأولياء
س: كم من الوقت أخصص لمراجعة هذا الدرس؟ ج: عشرون دقيقة يوميًا لمدة ثلاثة أيام تكفي، مع تمرينين في اليوم الرابع للتأكد من الفهم.
س: ابني يعرف الدرس لكنه يخطئ في الاختبار، لماذا؟ ج: غالبًا بسبب التسرع أو عدم قراءة التعليمة جيدًا. درّبه على قراءة السؤال مرتين وتسطير الكلمات المهمة قبل الإجابة، وعلى مراجعة الجواب في آخر الحصة.
س: هل أعتمد على الكتب الخارجية؟ ج: يمكن الاستعانة بها بعد إتقان الكتاب المدرسي، والأهم أن يفهم الطفل لا أن يحل أكبر عدد من التمارين.
كيف أتحقق من أن الدرس قد فهم؟
اطلب من ابنك أن يشرح الدرس لك أو لأخيه الأصغر بكلماته، وأن يعطي مثالًا من عنده، وأن يحل تمرينًا لم يره من قبل. فإذا استطاع ذلك فقد فهم، وإن تردد فعد معه إلى الأمثلة الملموسة ثم أعد التجربة.
الشرح المصوّر
لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، تقدم الأستاذة مبرك في فيديو «انحراف الضوء في الموشور، أولى ثانوي جذع مشترك علوم وتكنولوجيا» هذا الدرس في نحو تسع عشرة دقيقة.