المحتوى
عندما ننظر إلى حمام السباحة ، لا تبدو الأمور كما هي. في الواقع ، يبدو أن كل شيء مضغوط والمسبح نفسه ضحل مما ينبغي. والسبب في ذلك يتعلق بكيفية مرور الضوء بالماء والهواء.
موجات الضوء
الضوء الذي يأتي من مصدر أو يصطدم بكائن يتحرك في موجة.تمامًا كما تنتشر موجة من المياه على سطح البحيرة من الداخل إلى الخارج ، مثل دائرة التمدد ، تنتشر موجة الضوء (أو أي حركة أخرى في ثلاثة أبعاد) من الداخل إلى الخارج مثل كرة تمددية . عندما يواجه مجال الضوء جسمًا أو سطحًا ، فإنه يضيء. عندما يعبر وسطًا آخر ، كما يحدث عندما يترك الضوء الماء ويدخل الهواء ، يحدث شيء ما مع الموجة.
طبيعة الضوء
إن هوية موجة الضوء متأصلة بعمق في عالم ميكانيكا الكم ، لكن لغرضنا يمكننا أن نفكر فيها كموجات من الحقول الكهربائية والمغناطيسية. كلما تحرك مجال كهربائي ، فإنه يخلق مجال مغناطيسي ، وهذا بدوره يخلق المزيد من الحقول الكهربائية. معا ، ينتج الاثنان موجة من الطاقة التي نرى أنها خفيفة. هذا هو السبب في أن الضوء يسمى أيضا الإشعاع الكهرومغناطيسي.
النور والوسائل
ينتقل المصباح بسرعة ثابتة في الفراغ ، والذي يحدد سرعة الضوء. ومع ذلك ، عندما يمر الضوء عبر وسيط (مثل الهواء أو الماء أو الزجاج) ، فإنه يتحرك ببطء أكثر قليلاً. بما أن الضوء يتكون من المجالات الكهربائية والمغناطيسية ، فإن الجسيمات المشحونة كهربائياً تشعر بوجودها. عندما تمر موجات الضوء عبر وسيط ، فإنها تتأرجح جميع البروتونات والإلكترونات الخاصة بها ، وهذا التذبذب يجعل الجزيئات تنبعث من الإشعاع الكهرومغناطيسي الخاص بها ، والذي يأتي بعد الضوء الأصلي مباشرة. عندما تضيف هذه الموجات المتأخرة ، ينتج عن ذلك موجة من الضوء بنفس التردد ولكن طول موجي أقصر ، مما ينتج عنه تأثير الضوء يتحرك ببطء أكثر عبر وسيط.
الانكسار
مع مرور الموجة الضوئية إلى وسط جديد ، فإنها تغير السرعة. ويرافق هذا التغيير في السرعة عن طريق تغيير زاوية. يتم التشبيه الكلاسيكي لهذا مع فرقة عسكرية. تخيل التأثير على صفوف الموسيقيين أثناء انتقالهم من الرصيف السلس إلى الكسول الموحل ، مما يبطئهم. يحدث الانتقال بزاوية معينة ، بحيث يصل الجانب الأيسر من المجموعة إلى الوحل الأول ، يليه الجانب الأيمن. كما يمكنك أن تتخيل ، إذا كان أبطأ الموسيقيين في اليسار يرغبون في مواكبة الأسرع على اليمين ، فهم بحاجة إلى تغيير الاتجاه قليلاً. عندما يكون الجميع في الوحل ، ينتقلون قليلاً إلى اليسار بالنسبة إلى الاتجاه الأصلي. بنفس الطريقة ، فإن الموجات الأمامية للضوء تغير اتجاهها لأنها تمر من وسط إلى آخر.
الآثار
وبهذه الطريقة ، ينتج انكسار الضوء عن وهم التجمع الضحل. أثناء مشاهدة حمام السباحة من أعلى إلى أسفل ، ترى زاوية تغيير الضوء عند خروجها من الماء في الهواء. على وجه التحديد ، ينتقل الضوء في الهواء بشكل أسرع منه في الماء. الضوء المنبعث من قاع البركة ينكسر في عينيك بزاوية أصغر. لذلك ترى أسفل حوض السباحة أعلى بقليل من الموقع الذي يقع فيه.