خطوات الاستخدام
أدخل سرعة الضوء في الفراغ (c): تبلغ سرعة الضوء في الفراغ حوالي 299,792,458 متر في الثانية (م/ث) وهي ثابتة فيزيائياً. إذا كنت تستخدم قيمة مختلفة (مثل القيمة التقريبية 3×10^8 م/ث)، أدخلها هنا. هذه القيمة تمثل السرعة القصوى للضوء في أي وسط.
أدخل سرعة الضوء في الوسط (v): أدخل سرعة الضوء الفعلية في الوسط الذي تدرسه (مثل الماء، الزجاج، الماس). هذه السرعة تكون دائماً أقل من سرعة الضوء في الفراغ. يمكن الحصول على هذه القيمة من القياسات التجريبية أو من جداول معامل الانكسار. كلما انخفضت v، زاد معامل الانكسار.
احسب معامل الانكسار: سيستخدم الحاسبة المعادلة n = c / v لحساب معامل الانكسار. الناتج هو رقم بلا وحدة أكبر من أو يساوي 1. فمثلاً، إذا كانت v = 225,000,000 م/ث (سرعة الضوء في الماء)، فإن n = 299,792,458 / 225,000,000 ≈ 1.33.
افهم النتيجة: معامل الانكسار (n) يصف مقدار تباطؤ الضوء في الوسط مقارنة بالفراغ. كلما زاد n، زاد انحراف الضوء عند دخول الوسط. يستخدم هذا المعامل في تصميم العدسات، تحليل المواد، وفي تطبيقات مثل قياس تركيز المحاليل.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على معامل الانكسار بخطوات الحل كاملة.
الحل
الحل: لدينا c = 3×10^8 م/ث (قيمة تقريبية) أو c = 299,792,458 م/ث (دقيقة). نستخدم المعادلة n = c / v. باستخدام القيمة التقريبية: n = (3×10^8) / (2.25×10^8) = 1.3333. باستخدام القيمة الدقيقة: n = 299,792,458 / 225,000,000 = 1.3327. كلا الناتجين متقاربان، ويعطيان معامل انكسار الماء المعروف (~1.33). هذا يفسر لماذا تبدو القشة مكسورة في الماء: بسبب انكسار الضوء. تطبيقات أخرى: في مطيافية الامتصاص لتحليل جودة المياه.
الحل
الحل: نعيد ترتيب المعادلة لإيجاد v: v = c / n. باستخدام c = 299,792,458 م/ث و n = 2.42، نحصل على v = 299,792,458 / 2.42 ≈ 123,800,000 م/ث. هذه السرعة أقل بكثير من سرعة الضوء في الفراغ، مما يفسر التألق العالي للماس بسبب التشتت الكبير. يستخدم هذا المفهوم في قياس نقاوة الماس وفي تصميم مجوهرات عالية الجودة.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة معامل الانكسار.
قيم مُدخَلة قياسية
- c
- 300,000,000
- v
- 200,000,000
قيم مُدخَلة قياسية
- c
- 300,000,000
- v
- 80
قيم مُدخَلة مرتفعة
- c
- 300,000,000
- v
- 10