موج منکسر (Refracted Wave)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
موج منکسر (Refracted Wave) :
شکست (Refraction) به تغییر جهت موج هنگام عبور از محیطی به محیط دیگر (یا تغییر تدریجی در خواص یک محیط) گفته می شود. این تغییر جهت به دلیل تغییر در سرعت موج است. موجی که دچار شکست می شود، موج منکسر (Refracted Wave) نامیده می شود. برای مثال، وقتی نور از هوا وارد آب می شود، سرعت آن کم شده و به سمت خط عمود (خط قائم بر سطح) نزدیک تر می شود (خم می شود). این پدیده دلیل خم به نظر رسیدن یک نی در آب است. شکست یکی از پدیده های اساسی موجی است و کاربردهای فراوانی در اپتیک، آکوستیک، لرزه شناسی و سایر زمینه ها دارد.
قانون اسنل (Snell's Law): برای یک مرز تخت و صاف بین دو محیط همگن، رابطه بین زاویه تابش (
\[ \theta_1 \]) و زاویه شکست (
\[ \theta_2 \]) توسط قانون اسنل (یا قانون دکارت) بیان می شود:
\[ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 \]یا بر حسب سرعت موج:
\[ \frac{\sin \theta_1}{v_1} = \frac{\sin \theta_2}{v_2} \]که در آن
\[ n_1 = c/v_1 \]و
\[ n_2 = c/v_2 \](برای نور) ضریب شکست محیط ها هستند. این قانون نشان می دهد که اگر موج وارد محیطی شود که سرعت در آن کمتر است (محیط غلیظتر، ضریب شکست بیشتر)، به خط عمود نزدیک تر می شود (
\[ \theta_2 < \theta_1 \]). اگر وارد محیطی با سرعت بیشتر شود، از خط عمود دور می شود.
شکست در محیط با تغییرات پیوسته: اگر خواص محیط به طور پیوسته تغییر کند (مانند تغییر ضریب شکست جو با ارتفاع)، مسیر موج به صورت یک منحنی صاف درمی آید. در این حالت، قانون اسنل را می توان به صورت محلی اعمال کرد. معادله مسیر پرتو از اصل فرما (کمترین زمان) پیروی می کند. مثال: سراب (Mirage) که در آن نور به دلیل تغییر چگالی هوای گرم نزدیک زمین خم می شود.
کاربردها: 1. عدسی ها (Lenses): عملکرد عدسی ها (همگرا کردن یا واگرا کردن نور) بر اساس شکست نور در سطوح منحنی است. 2. منشورها (Prisms): منشورها نور را شکست داده و آن را به رنگ های تشکیل دهنده اش تجزیه می کنند (به دلیل وابستگی ضریب شکست به طول موج - پاشندگی). 3. فیبرهای نوری: نور با زاویه مناسب به فیبر تزریق می شود و با بازتاب های داخلی کامل (که نوعی شکست در مرز بحرانی است) درون فیبر محبوس می شود. 4. لرزه شناسی: امواج لرزه ای هنگام عبور از لایه های مختلف زمین (با سرعت های متفاوت) دچار شکست می شوند. با تحلیل این شکست ها می توان ساختار داخلی زمین را نقشه برداری کرد. 5. اقیانوس شناسی: امواج صوتی در اقیانوس به دلیل تغییر دما، فشار و شوری (که بر سرعت صوت تأثیر می گذارند) دچار شکست شده و مسیرهای خمیده ای را طی می کنند. این پدیده در سونار مهم است. 6. هواشناسی: شکست نور در جو باعث پدیده هایی مانند سراب و دیدن خورشید اندکی قبل از طلوع واقعی می شود.
