عند وضع ملعقه في كوب من الشاي تبدو وكأنها مكسوره

إذا وضعت ملعقة في كأس زجاجية ثم ملأتها بالماء فإنك ستلاحظ أن الملعقة سوف تبدو مكسورة عند سطح الماء.

ولو وجهت حزمة ضوئية تصدر من مصباح جيب كهربائي لـ جوار إناء مملوء بالماء فإنك ستلاحظ أن الضوء يغير اتجاهه مرتين، الأولى عندما ينفذ من الهواء لـ الماء، والثانية عندما يخرج من الماء لـ الهواء ثانية.

ويعود سبب في ظهور الملعقة مكسورة وفي انحراف الضوء عند انتقاله من الهواء لـ الماء، أو من الماء لـ الهواء، لـ أن الضوء ينتشـر في الأوساط الشفافة بسرعات متعددة.

فسرعته في الماء، مثلا، تصل 225000 كم/ث (أي: كيلومتر في الثانية)، وفي الزجاج 200000 كم/ث، أما في الهواء والفراغ فتبلغ سرعته 300000 كم/ث.

وعندما ينتقل من ضمن شفاف لـ ضمن انتهاء فإن سرعته تتغير بشكل فجائي، وهذا يؤدي لـ تغير اتجاهه (غالبا).

وتعرف هذه الظاهرة باسم “انكسار الضوء”، كما تسمى نسبة سرعة الضوء في الوسط الأول لـ سرعته في الوسط الثاني باسم “معامل انكسار الوسط الثاني بالنسبة للوسط الأول”، فمعامل الانكسار للماء بالنسبة للهواء، مثلا، يساوي:

ومعامل انكسار الزجاج بالنسبة للهواء يساوي:

وينتج عن انكسار الضوء كثير من الظواهر الطبيعية، فمثلا، ضع قطعة من النقود في قاع كأس زجاجية، ثم ابتعد عنها قليلا حتى تصبح في وضع لا تراها فيه عند النظر إليها من أعلا الكأس.

وعندئذ اطلب من أحد رفاقك أن يصب الماء شيئا فشيئا في الكأس تلاحظ أن قطعة النقود تظهر لك ثانية عندما يصبح زيادة الماء في الكأس فوقها كافيا.

كذلك يعرف هواة صيد السمك بالشص (السنارة) أن السمكة التي يرونها داخل الماء لا تكون في الحقيقة حيث تظهر لهم، بل إنها غالبا تكون أقرب إليهم ولكن في مكان أكثر عمقا.

إن ظاهرة الانكسار ذات أهمية واسعة في الحياة، وقد استفاد الإنسان منه في صناعة العدسات الزجاجية التي هي الأساس في كثير من التطبيقات النافعة، مثل المناظير الفلكية (التلسكوبات) والمناظير المقـربة (منـاظير الميـــدان) والمجاهر (الميكروسكوبـات) وآلات التصوير، وأجهزة العروض الضوئية.

على أن أهم الظواهر التي تنشأ عن الانكسار، وتعود لـ اختلاف سرعة توسع الضوء في الأوساط المختلفة هي الظاهرة التي ندعوها “تحلل الضوء”.

فإذا سقطت حزمة ضيقة من الضوء الأبيض على أحد جانبي منشور زجاجي فإن الحزمة تخرج من الناحية الآخر للمنشور وقد تفرقت إلي مجموعة من الألوان، أبرزها سبعة تدعى “الألوان الأساسية”، وهي الأحمر، والبرتقالي، والأصفر، والأخضـر، والأزرق، والنيلي، والبنفسجي.

والسبب في ذلك هو أن الضوء الأبيض يتكون من مجموعة من الألوان الضوئية التي تنتشـر في الفراغ، وفي الهواء، بسـرعة واحدة، لكنها تسير بسرعات متعددة في الأوساط الشفافة المختلفة، ولهذا يكون لكل منها معامل انكسار مختلف عن الآخر، وينتج عن ذلك تفرق الضوء في المنشور.

بسبب اختلاف كثافة الشاي عن الهواء