پرتوهاي نور وقتي از يک محط شفاف وارد محيط شفاف ديگر مي‌شوند از مسير خود منحرف مي‌شوند، اين پديده را شکست نور مي‌گويند و جسم نزديکتر از محل واقعي خود به نظر مي‌رسد که اين را عمق ظاهري مي‌گويند.

ديد کلي

هنگامي که نور به يک محيط شفاف وارد يا از آن خارج مي‌شود ممکن است پرتوهاي نور شکست يابند و اثرهاي جالب و گاهي زيبا را پديد آورند. مثلا اگر به يک سکه در ته ليواني پر از آب نگاه کنيد سکه بالاتر از محل واقعي خود به نظر مي‌رسد يا وقتي که يک قاشق را بطور مايل در ليوان آب فرو مي‌بريد آن را در محل ورود به آب شکسته مي‌بينيد. برعکس اگر جسم در هوا باشد و از محيط غليظ به آن نگاه کنيم جسم دورتر به نظر مي‌رسد. اگر به کف يک استخر نگاه کنيد عمق آب کمتر از عمق واقعي به نظر مي‌رسد، اگر در راستاي نزديک به خط قائم به کف استخر پر از آبي به عمق 5 متر نگاه کنيد عمق آن تقريبا 4 متر به نظر مي‌رسد.

قوانين شکست

* تو تابش و پرتو شکست و خط عمود بر سطح جدا کننده دو محيط شفاف هر سه در يک صفحه واقعند.
* براي دو محيط شفاف معين نسبت سينوس زاويه تابش به سينوس زاويه شکست مقداري است. اين مقدار ثابت را به n نشان مي‌دهند و آنرا ضريب شکست مي‌نامند. قوانين شکست را قوانين اسنل - دکارت مي‌گويند. اگر سرعت نور را در هوا به V و در نمايش دهيم با اندازه گيريهايي که در مورد سرعت نور به عمل آمده ،?محيط شفاف بهV معلوم شده است که ?n = V/V است.

ضريب شکست مطلق و نسبي

هر گاه يک دسته پرتو نور از خلأ وارد محيط شفافي شوند n = Sini/Sinr را ضريب شکست مطلق مي‌نامند. چنانچه نور از يک محيط شفاف (مثل آب) وارد محيط شفاف ديگري مثل (شيشه) شود، نسبت Sini/Sinr ، ضريب شکست نسبي خواهد بود. اگر ضريب شکست مطلق محيط اول n1 و ضريب شکست مطلق محيط دوم n2 باشد، ضريب شکست نسبي اين دو محيط عبارت خواهد بود از: n = n2/n1
وقتي که نوري با فرکانس معين از محيط شفافي به ضريب شکست n1 وارد محيط شفاف ديگري به ضريب شکست n2 مي شود، بسامد آن تغيير نمي‌کند، در نتيجه تغيير سرعت نور در محيط دوم به نسبت n1/n2 باعث تغيير طول موج نور به نسبت n1/n2 مي‌شود. در اين صورت داريم:
?2 = n1/n2 ?1 که در آن ?1 و ?2 طول موج نور در دو محيط هستند.

ديوپتر

فصل مشترک دو محيط شفاف ديوپتر ناميده مي‌شود (مانند سطح آب يا شيشه) ، ديوپتر ممکن است مسطح يا کروي باشد. چگونگي وضع تصوير نسبت به ديوپتر:
جسم در محيط غليظ قرار گرفته است
* در اين حالت تصوير به سطح ديوپتر نزديک مي‌شود.
* فاصله تصوير تا ديوپتر از رابطه /x?tanr/tanr=x ?بدست مي‌آيد که در آن x فاصله جسم و x را عمق ظاهري?فاصله تصوير تا ديوپتر است x را عمق واقعي و x مي‌نامند.
* اگر به طور عمود نگاه کنيم زواياي i و r کوچک مي‌شوند و = x/n?x را داريم که در آن n ضريب شکست محيط غليظ نسبت به رقيق است.
* براي تابش عمودي فاصله جسم تا تصوير برابر است با:(x(1 - 1/n
جسم در محيط رقيق قرار گرفته است.
* در اين حالت تصوير از سطح ديوپتر دورتر مي‌شود.
* = nxبدست?براي تابش عمودي فاصله تصوير تا ديوپتر از رابطه x مي‌آيد.
* براي تابش عمودي فاصله جسم تا تصوير برابر (x(n - 1 است.

علت شکسته به نظر رسيدن خط کش در آب

پرتوهاي نور که از انتهاي خط کش به سطح آب مي‌تابند هنگام خروج شکست يافته و از خط عمود دور مي‌شوند و به چشم ما مي‌رسند و به نظر مي‌رسد اين پرتوها از تصوير مجازي نقطه انتهاي خط کش که بر کف تکيه دارد به چشم رسيده‌اند. به همين ترتيب نقاط ديگر خط کش نيز قدري بالاتر از محل واقعي خود ديده مي‌شود. در نتيجه تصوير آن قسمت از خط کش که در آب قرار دارد به صورت مجازي در راستايي بالاتر از راستاي واقعي خط کش تشکيل مي‌شود.

طريقه رسم و پيدا کردن عمق ظاهري

* فرض کنيد سکه‌اي را در ته استخر قرار داده‌ايد، ابتدا از محل سکه خط عمود در راستاي قائم رسم کنيد طوريکه تمام ارتفاع استخر را پوشش دهد.
* خط عمودي ديگري در محلي از سطح استخر که به استخر نگاه مي‌کنيد رسم کنيد.
* پرتوي از محل سکه به محلي که نگاه مي‌کنيد رسم کنيم، اين پرتو چون به محيط جدايي دو محيط رسيده است، بعد از خروج شکست خواهد يافت.
* پرتو شکست يافته را در بيرون استخر رسم کنيد.
* پرتو شکست يافته را در محيط غليظ ادامه دهيد تا خط عمودي را که در ابتدا رسم کرده‌ايم، قطع کند.
* فاصله اين نقطه تا سطح ديوپتر عمق ظاهري است.
منبع: http://atwis.com
/س