قرينة الانكسار

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
كريستالة كاليستية موضعة على ورقة مع ظهور بعض الحروف بخاصية الانكسار المزدوج

قرينة الانكسار أو معامل الانكسار أو منسب الانكسار[1](بالإنجليزية: Refractive index) لوسط ما (كالهواء أوالماء..الخ) هي نسبة سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعته في هذا الوسط. وهو معامل يبين مدى تاثر المادة بالامواج الكهرومغناطيسية. يتكون معامل الانكسار من جزئين حقيقي وخيالي. على سبيل المثال، الزجاج العادي له قرينة انكسار تساوي 1.5، هذا يعني أن سرعة الضوء في الزجاج تنخفض بنسبة 0.67 عنها في الفراغ.

ليس لمعامل الانكسار وحدة تميزه. كلما ازدادت الكثافة زاد معامل الانكسار للمادة وبالنسبة للعدسات المصححة للنظر فيصاحب ذلك الارتفاع (للكثافة ومعامل الانكسار)انخفاض السمك. معامل الانكسار يعتمد على طول الموجة, ويمكن مشاهدة ذلك في المنشور الزجاجي. زيادة معامل الانكسار يؤدي إلى نقصان سرعة الضوء c في الوسط.

على العموم، فإنّ معامل الانكسار غير ثابت ويعتمد على طول الموجة الكهرومغناطيسيّة. بالإضافة، فلبعض المواد يختلف معامل الانكسار وفق اتجاه تقدّم الموجة الكهرومغناطيسية في المادة، وتستعمل هذه المواد لتغيير اتجاه استقطاب تلك الأمواج.

قيم قياسية[عدل]

معاملات انكسار مختارة عند طول موجي يساوي λ=589 nm.
المادة الطول الموجي
غازات عند درجة حرارة مئوية واحدة وضغط جوي واحد
الهواء 1.000293
الهيليوم 1.000036
الهيدروجين 1.000132
ثاني أكسيد الكربون 1.00045
سوائل عند 20 درجة حرارة مئوية
الماء 1.333
ايثانول 1.36
البنزين 1.501
مواد صلبة
الثلج 1.309
ثنائي اكسيد السيليكا المنصهر 1.46
الزجاج التاجي crown glass 1.52
الألماس 2.42

للضوء المرئي معظم المواد ذات الشفافية لديها معاملات انكسار مابين 1 إلى 2. بعض الأمثلة موجودة في الجدول. هذه القيم تم حسابها عند طول موجي بمقدار 589 نانومتر, الغازات عند الضغط الجوي القياسي لديها معامل انكسار مقارب للواحد بسبب كثافتها المنخفضة, تقريباً جميع الجوامد والسوائل لديها معامل انكسار أكبر من 1.3 ويستثنى من ذلك الهلام الهوائي. الهلام الهوائي هو من الجوامد وله كثافة منخفضة جدا ومعامل انكسارها مابين 1.002 إلى 1.265. الألماس من أعلى المواد في قيمة معامل الانكسار, قيمة معامل انكسار الألماس هو 2.42. أعظم المواد البلاستيكية لديها معاملات انكسار مابين 1.3 إلى 1.7, ولكن بعض المكوثرات(بولمر) ذات معامل الانكستر الكبير تصل قيمة معامل انكسارها إلى 1.76. للأشعة تحت الحمراء, معاملات الانكسار تعتبر عالية. الجرمانيوم يعتبر شفاف في هذا المجال ولدية معامل انكسار حوالي 4 مما يجعله مادة مهمة للبصريات تحت الحمراء.


معامل الانكسار الأقل من 1[عدل]

من المفاهيم الخاطئة المنتشرة أنه باعتبار نظرية النسبية فإنه لا يمكن لأي شيء أن يسير بسرعة أعلى من سرعة الضوء في الفراغ مما يعني أن معامل الانكسار لا يمكن أن يكون أقل من 1 وهذا خطأ لأن معامل الانكسار يقيس سرعة الطور للضوء والتي لا تحمل طاقة أو معلومات وهذان الأمران هما اللذان يعيقان سرعة الانتشار. سرعة الطور هي السرعة التي تتحرك فيها قمم الموجات والتي يمكن أن تكون أسرع من الضوء في الفراغ, وبالتالي تعطينا معامل انكسار أقل من 1. هذا يمكن أن يحدث عند قيمة مقاربة لترددات الرنين. في أنظمة الأشعة السينية معاملات الانكسار أقل من الواحد بقليل جدا. على سبيل المثال, الماء لديه معامل انكسار يساوي الواحد مطروحاً منه 2.6×10−7 للأشعة السينية عند طاقة الفوتون التي تساوي 30 ألف إلكترون فولت.

معامل الانكسار السالب[عدل]

الأبحاث الحديثة أثبتت وجود مواد ذات معامل انكسار سالب والتي يمكن أن تحصل إذا كانت السماحية والنفاذية لديها قيم سالبة بالتزامن. هذا يمكن أن يتحقق بمواد خارقة شكلت بشكل دوري( متكرر).

حساب معامل الانكسار[عدل]

معامل الانكسار n هو معامل يبين مدى تاثر المادة بالامواج الكهرومغناطيسية. يتكون معامل الانكسار من جزئين حقيقي وخيالي. زيادة معامل الانكسار يؤدي إلى نقصان سرعة الضوء c في الوسط.

معامل الانكسار يعتمد على طول الموجة, ويمكن مشاهدة ذلك في المنشور الزجاجي.

سرعة الموجة في الوسط = سرعة الضوء\ معامل انكسار الوسط

رياضيا تعطى قيمة معامل الانكسار بالعلاقة:

 n=\sqrt{\epsilon_r\mu_r}=c/v_p

حيث:

n معامل انكسار الضوء في المادة أكبر من الواحد لغير الفراغ,
εr معامل السماحية النسبي للمادة أكبر من الواحد لغير الفراغ,
μr معامل النفاذية النسبي أكبر من الواحد لغير الفراغ.
vp سرعة الضوء في المادة

انظر أيضاً[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ المعجم الطبي الموحد كلمة منسب أتت من المصدر "نسبة"، وهي تعريب لكلمة: index الإنكليزية
Science.jpg هذه بذرة مقالة عن الفيزياء تحتاج للنمو والتحسين. ساهم في إثرائها بالمشاركة في تحريرها.
Lens triplet.svg هذه المقالة بذرة عن البصريات تحتاج للنمو والتحسين؛ فساهم في إثرائها بالمشاركة في تحريرها.