התנהגות האור כגל

התנהגות האור כגל

בפיזיקה, אור הוא סוג של קרינה אלקטרומגנטית הנראית לעין. לאור יש את המאפיין הייחודי שניתן לתאר אותו בפיזיקה גם כגל וגם כזרם של חלקיקים הנקרא פוטונים .

בעמוד זה נתאר כמה מהתנהגויות האור כגל כולל השתקפות, שבירה ועקיפה.

הִשׁתַקְפוּת

אחת מההתנהגויות החשובות ביותר של האור כמו גל היא השתקפות. זה אור מוחזר שאנו רואים בעיניים. האופן שבו האור מחזיר עצמים משפיע גם על הצבעים שאנו רואים.

כאשר גל פוגע במדיום חדש, חלק מהגל יקפוץ מעל פני השטח. עד כמה המשטח מחזיר אור יקבע כמה אור (ואיזה אורכי גל של אור) ישתקף וכמה ייקלט או יועבר.

כאשר האור מוחזר הוא מציית לחוק ההשתקפות שאחריו גלים. המשמעות היא שזווית גל האור המוחזר תהיה שווה לזווית ההופעה של גל האור הנכנס. ראה את התמונה למטה לדוגמא:


סוגי השתקפות

• השתקפות ספציפית - השתקפות ספקולרית היא כאשר קרני האור מוחזרות מעל פני השטח לכיוון יוצא יחיד. דוגמה לסוג זה של השתקפות היא מראה. השתקפויות ספציפיות מתרחשות על משטחים שטוחים ברמה המיקרוסקופית כמו כסף מלוטש או גוף מים חלק.
• השתקפות מפוזרת - השתקפות מפוזרת היא כאשר משטח מחזיר קרני אור במגוון רחב של כיוונים. השתקפויות מפוזרות מתרחשות כאשר משטח מחוספס ברמה המיקרוסקופית. המשטח אולי נראה או מרגיש חלק, כמו פיסת נייר, אך הוא למעשה מחוספס ברמה המיקרוסקופית. זה גורם לקורות האור להשתקף בזוויות שונות.

שבירה

כאשר האור עובר ממדיום אחד (כמו אוויר) למדיום אחר (כמו מים) הוא ישנה כיוונים. זו התנהגות 'כמו' גל 'ונקראת שבירה. באופן זה האור מתנהג כמו גלים אחרים כמו גלי קול. מהירות גל האור משתנה גם כשהוא נע ממדיום למדיום.

אתה יכול לראות דוגמה לשבירת אור במים אם אתה מכניס קש לכוס מים. תראה איך נראה שהקש עובר לצד. זהו גל האור המתכופף כשהוא נכנס למים.

אינדקס השבירה

על מנת למדוד כיצד יתנהג אור בחומרים שונים, מדענים משתמשים באינדקס השבירה. זה נותן יחס של מהירות האור בוואקום לעומת מהירות האור בחומר. המשוואה למדד השבירה היא:

n = c / v

כאשר n הוא אינדקס השבירה, c הוא מהירות האור בוואקום, ו- v הוא מהירות האור בחומר.

לדוגמא, קח את מדד השבירה למים שהוא 1.33. משמעות הדבר היא שמהירות האור בוואקום מהירה פי 1.33 ממהירות האור במים.

הִשׁתַבְּרוּת מאפיין נוסף דמוי גל של אור הוא עקיפה. כאשר גלי אור נתקלים במכשול או עוברים דרך פתח הם יתכופפו. את עקיפת האור ניתן לראות בציפוי הכסף סביב עננים כמו גם בדפוסי האור מפני שטח הדיסק (ראו תמונה).