آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
شکست نور و بازتاب کلی؛ قانون اسنل در شبیه‌سازی
وقتی نور از آب وارد هوا می‌شه، مسیرش چقدر کج می‌شه؟ جنس دو محیط و زاویهٔ تابش رو تغییر بده و ببین چه وقت نور کامل برمی‌گرده.
آزمایش رو شروع کنزاویهٔ تابش و محیط‌های ورود و خروج رو انتخاب کن و اجرا رو بزن. بعد فقط یکی از تنظیمات رو عوض کن تا تغییر پرتوها و نمودار بازتاب رو مقایسه کنی.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
نور رو با زاویهٔ تندتر بتابون
محیط اول رو هوا و محیط دوم رو شیشه بذار. یک‌بار زاویهٔ تابش رو ۳۰ درجه و بار بعد ۶۰ درجه تنظیم کن؛ هر دو حالت رو اجرا کن.
حدست چیه؟ زاویهٔ شکست و سهم بازتاب با تندتر شدن زاویهٔ تابش چه تغییری می‌کنن؟
توضیح نتیجه رو ببین
زاویهٔ شکست از حدود ۱۹٫۵ به ۳۵٫۳ درجه می‌رسه و سهم بازتاب از حدود ۴٫۲ به ۸٫۹ درصد زیاد می‌شه. در هر دو حالت نور از هوا وارد محیطی با ضریب شکست بیشتر می‌شه و به خط عمود نزدیک‌تر می‌پیچه.
آب رو با شیشه عوض کن
زاویه رو روی ۴۰ درجه و محیط دوم رو هوا نگه دار. محیط اول رو یک‌بار آب و بار بعد شیشه بذار و نتیجه‌ها رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ در کدوم حالت زاویهٔ حد کوچک‌تره و پرتو شکسته از خط عمود دورتر می‌شه؟
توضیح نتیجه رو ببین
از آب به هوا، زاویهٔ شکست حدود ۵۸٫۷ درجه و زاویهٔ حد ۴۸٫۸ درجه‌ست؛ از شیشه به هوا، این دو حدود ۷۴٫۶ و ۴۱٫۸ درجه می‌شن. شیشه ضریب شکست بالاتری از آب داره، پس در زاویهٔ یکسان پرتو رو بیشتر از خط عمود دور می‌کنه و زاویهٔ حد رو پایین‌تر می‌آره.
از زاویهٔ حد عبور کن
محیط اول رو شیشه و محیط دوم رو هوا بذار. زاویهٔ تابش رو یک‌بار ۴۰ و بار بعد ۴۵ درجه کن؛ خط زاویهٔ حد و پرتو عبوری رو در شکل ببین.
حدست چیه؟ در کدوم حالت دیگر پرتو وارد هوا نمی‌شه؟
توضیح نتیجه رو ببین
زاویهٔ حد شیشه به هوا حدود ۴۱٫۸ درجه‌ست. در ۴۰ درجه، زاویهٔ شکست حدود ۷۴٫۶ درجه و سهم بازتاب حدود ۲۴٫۵ درصده؛ در ۴۵ درجه بازتاب کلی رخ می‌ده، پرتو عبوری نداریم و سهم بازتاب ۱۰۰ درصده.
پشت این حرکت چه خبره؟
زاویه‌ها رو از کجا اندازه می‌گیریم؟
زاویهٔ تابش و شکست نسبت به خط عمود بر مرز دو محیط اندازه گرفته می‌شن، نه نسبت به خود سطح. وقتی نور وارد محیطی با ضریب شکست بالاتر می‌شه، به خط عمود نزدیک می‌شه؛ وقتی وارد محیطی با ضریب شکست پایین‌تر می‌شه، از خط عمود دور می‌شه.
قانون اسنل چطور زاویهٔ شکست رو پیدا می‌کنه؟
n1*sin(theta1) = n2*sin(theta2)
ضریب شکست هر محیط رو در سینوس زاویهٔ مربوط به همون محیط ضرب می‌کنیم. با دونستن زاویهٔ تابش و دو ضریب شکست، زاویهٔ شکست به دست می‌آد. در این مدل، زاویه‌ها از خط عمود حساب می‌شن.
بازتاب کلی چه وقت رخ می‌ده؟
sin(theta_c) = n2/n1
نور باید از محیطی با ضریب شکست بیشتر به محیطی با ضریب شکست کمتر بره. زاویهٔ حد بزرگ‌ترین زاویه‌ایه که هنوز پرتو شکسته از مرز خارج می‌شه؛ بالاتر از اون، نور عبوری دیده نمی‌شه و همهٔ نور بازتاب می‌کنه. اگر نور به محیطی با ضریب شکست بیشتر وارد بشه، زاویهٔ حد وجود نداره و عدد ۹۰ درجه فقط قرارداد مدل برای نمایش این حالته.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
چرا نور در ۴۵ درجه از شیشه به هوا کامل بازتاب کرد؟
برای شیشه به هوا، زاویهٔ حد حدود ۴۱٫۸ درجه‌ست. زاویهٔ ۴۵ درجه از این حد بزرگ‌تره؛ در مدل پرتو شکسته‌ای وارد هوا نمی‌شه و سهم بازتاب به ۱۰۰ درصد می‌رسه. زاویه رو زیر حد بذار و بعد کم‌کم زیادش کن تا آخرین پرتو نزدیک سطح رو ببینی.
سؤال‌های رایج
چرا زاویهٔ نور رو نسبت به خط عمود می‌سنجیم؟
قانون اسنل زاویهٔ تابش و شکست رو نسبت به خط عمود بر مرز تعریف می‌کنه. اگر زاویه رو از خود سطح بگیری، عددها با شکل و فرمول جور درنمی‌آد.
زاویهٔ حد برای هر دو محیطی وجود داره؟
نه. نور باید از ضریب شکست بالاتر به پایین‌تر بره. برای هوا به شیشه یا آب به شیشه، زاویهٔ حد وجود نداره؛ عدد ۹۰ درجه در صفحه فقط قرارداد نمایش این حالته.
چه وقت نور کامل بازتاب می‌کنه؟
وقتی نور از محیطی با ضریب شکست بیشتر وارد محیطی با ضریب شکست کمتر بشه و زاویهٔ تابش از زاویهٔ حد بزرگ‌تر باشه. در این حالت پرتو عبوری حذف می‌شه و سهم بازتاب ۱۰۰ درصد می‌شه.
اگر نور عمود بتابه، باز هم بخشی از نور بازتاب می‌شه؟
بله، اگر دو محیط ضریب شکست متفاوتی داشته باشن، حتی در زاویهٔ صفر هم سهمی از نور بازتاب می‌شه. با هوا به شیشه امتحان کن و عدد بازتاب رو ببین.