مفهوم زاوية السقوط
يُمكن تعريف زاوية السقوط من خلال توضيح مفهوم شعاع الضوء المنعكس، بحيث عند اصطدام شعاع من الضوء على سطح ما كالمرآة فإنّ هذا الشعاع الساقط سوف يرتد بعيدًا عن سطح المرآة ويُسمى هذا الشعاع المرتد بالشعاع المنعكس.
تُعرّف زاوية السقوط بأنّها الزاوية الواقعة بين الشعاع الساقط على سطح المرآة وبين العمود المقام عند النقطة التي اصطدم عندها الشعاع الساقط مع سطح المرآة، بينما تُعرف الزاوية الواقعة بين العمود المقام عند النقطة التي اصطدم عندها الشعاع الساقط مع سطح المرآة وبين الشعاع المنعكس بزاوية الانعكاس.
كيفية حساب زاوية السقوط
يُمكن حساب زاوية السقوط من خلال قانون الانعكاس والذي ينص على أنّ زاوية السقوط تساوي دائمًا زاوية الانعكاس الواقعتين على نفس مستوى السطح المنعكس، ويُمكن التعبير عن هذه العلاقة بالصيغة الآتية:
زاوية السقوط = زاوية الانعكاس
وبالرموز:
θ r = θ i
حيث إنّ:
θ i: زاوية السقوط، وهي الزاوية بين الخط العمودي والشعاع الساقط.
θ r: زاوية الانعكاس، وهي الزاوية بين الخط العمودي والشعاع المنعكس.
وبالتالي إذا كانت زاوية الانعكاس معلومة فإنّه يُمكن معرفة قيمة زاوية السقوط من خلال علاقة التساوي بينهما.
كما يُمكن حسابهما من خلال إيجاد الفرق بين الزاوية الواقعة بين الخط العمودي والسطح الأفقي وتساوي دائمًا 90 لأنّ الخط عمودي على السطح وبين الزاوية بين الشعاع الساقط والخط الأفقي، ويكون ناتج الفرق هو زاوية السقوط.
أمثلة على حساب زاوية السقوط
ندرج فيما يأتي أمثلة حسابية لتوضيح كيفية حساب زاوية السقوط:
زاوية السقوط بمعلومية زاوية الانعكاس
مثال: سقط شعاعًا ضوئيًا على سطح مستوٍ وانعكس بزاوية تساوي 45 درجة، احسب زاوية السقوط لهذا الشعاع الضوئي.
الحل:
- وفقًا لقانون الانعكاس فإنّ زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس، وبالتالي:
- = زاوية الانعكاس
- زاوية السقوط = 45 درجة.
زاوية السقوط بمعلومية الزاوية بين الشعاع الساقط والسطح المستوي
مثال: سقط شعاعًا ضوئيًا على سطح مستوٍ وصنع زاوية مقدارها 15 درجة مع السطح المستوي، احسب زاوية السقوط.
الحل:
- يصنع الخط العمودي المُقام من نقطة سقوط الشعاع على السطح المستوي زاوية مقدارها 90 درجة مع السطح المستوي، وبما أنّ الزاوية بين الشعاع الساقط والسطح المستوي تساوي 15 درجة فإنّ الفرق بينهما يساوي زاوية السقوط، وذلك على النحو الآتي:
- زاوية السقوط = الزاوية بين الخط العمودي والسطح - الزاوية بين الشعاع الساقط والسطح
- زاوية السقوط = 90 - 15
- زاوية السقوط = 75 درجة.
زاوية السقوط بمعلومية الزاوية بين الشعاع المنعكس والسطح المستوي
سقط شعاعًا ضوئيًا على سطح مستوٍ ثم ارتد عن بزاوية مقدارها 20 درجة بينه وبين السطح المستوي، احسب زاوية السقوط.
الحل:
- يصنع الخط العمودي المُقام من نقطة سقوط الشعاع على السطح المستوي زاوية مقدارها 90 درجة مع السطح المستوي، وبما أنّ الزاوية بين الشعاع المنعكس والسطح المستوي تساوي 20 درجة فإنّ الفرق بينهما يساوي زاوية الانعكاس، وذلك على النحو الآتي:
- زاوية الانعكاس = الزاوية بين الخط العمودي والسطح - الزاوية بين الشعاع المنعكس والسطح
- زاوية الانعكاس = 90 - 20
- زاوية الانعكاس = 70
- ووفقًا لقانون فإنّ زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس، وبالتالي:
- زاوية السقوط = زاوية الانعكاس
- زاوية السقوط = 70 درجة.
