من التطبيقات على الانعكاس الكلي الداخلي

من التطبيقات على الانعكاس الكلي الداخلي

من التطبيقات على الانعكاس الكلي الداخلي ، تعتبر ظاهرة انعكاس الضوء وانتشاره وانكساره في الأوساط المختلفة الكثافة من أقسام العلوم الفيزيائية التي تعطى لطلاب المراحل الدراسية المتوسطة، وإن ظاهرة الانعكاس التام أو الكلي من الظواهر الهامة جدًا والتي لها تطبيقات عديدة في كثير من المجالات في حياتنا العملية، وسيتم فيما يلي ذكر العديد من التطبيقات على الانعكاس الكلي الداخلي.

مفهوم الانعكاس الكلي الداخلي

هو انعكاس كامل للشعاع الضوئي داخل وسط ما مثل الماء أو الزجاج من الأسطح الأخرى إلى الوسط المحدد، وتحدث ظاهرة الانعكاس الكلي إذا كانت زاوية سقوط الشعاع أكبر من زاوية محددة تدعى الزاوية الحرجة، ويحدث عادة الانعكاس الكلي على الحد الفاصل بين وسطين شفافين عندما ينتقل الشعاع الضوئي من وسط ذي معامل انكسار أعلى إلى وسط ذي معامل انكسار أقل بزاوية أكبر من الزاوية الحرجة، بالنسبة لوسط الماء ووسط الهواء إن الزاوية الحرجة هي 48.5 درجة مئوية، وإن الزاوية الخرجة أو زاوية الانعكاس الكلي تعتمد على مؤشرات الانكسار والتي تتعلق بدورها بالطول الموجي للشعاع الضوئي الساقط، أي أنها تتعلق بلون الشعاع الضوئي، وعندما يسقط الشعاع الضوئي بزاوية أقل من الزاوية الحرجة يتعرض للانكسار والانعكاس بنسب مختلفة.[1]

شاهد أيضًا: لماذا يطلى السطح الداخلي للمناظير والات التصوير باللون الاسود

من التطبيقات على الانعكاس الكلي الداخلي

كما ذكر سابقًا إن لظاهرة الانعاس التام الكلي العديد من التطبيقات الهامة في الحياة العملية، ومنها ما هو مشاهدات ومظاهر طبيعية يمكن ملاحظتها عند انتقال ضوء الشمس بين الأوساط المختلفة، ومن تطبيقات الانعكاس التام:

  • الألياف الضوئية: والتي تستخدم للنقل الإشارات الضوئية بسرعة كبيرة جدًا، حيث يتم صنع محيط الليف من مادة ذات معامل انكسار أقل من اللب الداخلي لليف، بالتالي يمنع ذلك تبدد الإشارات وضياعها ويساهم بنقلها بجودة عالية.
  • ظاهرة السراب: عندما ينتقل الضوء خلال طبقات الهواء المختلفة في كثافتها.
  • ظاهرة قوس قزح عندما ينتقل ضوء الشمس بعد المطر خلال طبقات الهواء التي تحتوي على قطرات بخار الماء.
  • الموشور ازجاجي يستخدم بشكل أساسي لتوضيح ظاهرة الانعكاس الكلي.

شاهد أيضًا: اذا سقط الضوء على المراه ماذا يحدث

طريقة عمل الألياف الضوئية

تعتبر الألياف الضوئية أحد أهم تطبيقات الانعكاس الداخلي الكلي، ويتم استخدامه على نطاق واسع في الاتصالات ونقل إشارات الهاتف والإنترنت وإشارات التلفاز، حيث تصنع الألياف الضوئية من البلاستيك أو الزجاج ولأن الألياف تكون رقيقة فإن الضوء الداخل إلى الكبل الضوئي يصطدم بالسطح الداخلي بزاوية أكبر من الزاوية الحرجة وينعكس انعكاسًا كليًا، وتصنع الألياف من مادة ذات معامل انكسار أعلى من الوسط المحيط، حيث يتم طلاء الألياف بمادة ذات معامل انكسار مناسب، كما تحتوي الألياف على مواد ذات معاملات انكسار مختلفة للسماح بتوجيه الضوء بشكل لأكبر على طول الألياف الضوئية، بالإضافة لذلك يتم إحاطة لب الليف البصري بمادة ذات معامل انكسار أقل لمنع انتقال الإشارات الضوئية بين الألياف المتلامسة.[2]

شاهد أيضًا: انحراف الضوء عن مساره يسمى

استخدامات الألياف الضوئية

تستخدم الألياف الضوئية في نقل الصور بدون استخدام العدسات مثل فحص أورام الأمعاء الداخلية حيث يتم إدخال الأدوات التنظيرية من خلال فتحات في الجسم، ويتم وصول الضوء إلى أعضاء الجسم المراد تصويرها كما يتم نقل الضوء المنعكس من العضو إلى كاميرا خارجية عبر الألياف الضوئية. كما وتستخدم الألياف الضوئية في العديد من التقنيات الجراحية  مثل الجراحة المجهرية والاستخدامات الطبية التشخيصية والعلاجية، حيث يمكن من خلال الألياف الضوئية كشف الأعضاء الصعبة الوصول في الجسم مثل القلب والمفاصل والأوعية الدموية، حيث يمكن نقل شعاع ليزري لفتح اللويحات المسدودة في  الشرايين الرئيسية.[2]

وفي الختام تمت الإجابة على السؤال من التطبيقات على الانعكاس الكلي الداخلي ، كما تم تعريف مفهوم الانكسار الكلي وشروطه بالإضافة إلى تعريف زاوية الانعكاس الكلي والتي تسمى أيضًا الزاوية الحرجة، بالإضافة إلى ذكر أهم تطبيقات الانعكاس التام مثل الألياف الضوئية، وشرح طريقة عملها بشيء من التفصيل وذكر أهم استخدامات الألياف الضوئية.

المراجع

  1. ^ britannica.com , Total internal reflection , 25/10/2021
  2. ^ courses.lumenlearning.com , Total Internal Reflection , 25/10/2021
58 مشاهدة