Fislab
الرئيسية / التجارب / قانون سنل

💡 قانون سنل

Snell’s Law
⏱️ 20 دقيقة 📂 الضوء 🎯 مستوى متوسط

🎯 نواتج التعلم

🎯 Learning Outcomes

بعد هذه التجربة ستكون قادرًا على أن:

After this experiment you will be able to:

  1. تصف انكسار الضوء عند السطح الفاصل بين وسطين وتحدّد اتجاه انحراف الشعاع.Describe the refraction of light at the boundary between two media and decide the direction in which the ray bends.
  2. تطبّق قانون سنل \(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\) لحساب زاوية الانكسار.Apply Snell’s law \(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\) to calculate the angle of refraction.
  3. تحسب الزاوية الحرجة وتحدّد متى يحدث الانعكاس الكلي الداخلي، وتربط معامل الانكسار بسرعة الضوء.Calculate the critical angle, decide when total internal reflection occurs, and relate the refractive index to the speed of light.

🎬 شاهد الفيديو

🎬 Watch the Video


🌈 انكسار الضوء

🌈 Refraction of Light

عندما ينتقل الضوء من وسط شفاف إلى آخر ينحرف عن مساره عند السطح الفاصل لأن سرعته تتغير؛ وتسمى الظاهرة الانكسار. نقيس الزاويتين من العمود على السطح: \(\theta_1\) زاوية السقوط في الوسط الأول و\(\theta_2\) زاوية الانكسار في الوسط الثاني. معامل الانكسار لوسط \(n=\dfrac cv\) حيث \(c\) سرعة الضوء في الفراغ و\(v\) سرعته في الوسط، وهو دائمًا \(n\ge1\).

When light passes from one transparent medium to another it bends at the boundary because its speed changes; this is called refraction. We measure both angles from the normal: \(\theta_1\) the angle of incidence in the first medium and \(\theta_2\) the angle of refraction in the second. The refractive index of a medium is \(n=\dfrac cv\) where \(c\) is the speed of light in vacuum and \(v\) its speed in the medium, and it is always \(n\ge1\).

📘 قانون سنل

📘 Snell’s law

\[n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\]

\[n=\dfrac cv\qquad \sin\theta_c=\dfrac{n_2}{n_1}\ (n_1\gt n_2)\]

إذا كان \(n_2\gt n_1\) ينكسر الشعاع نحو العمود (\(\theta_2\lt \theta_1\))، وإذا كان \(n_2\lt n_1\) ينكسر مبتعدًا عن العمود (\(\theta_2\gt \theta_1\)). والشعاع الساقط والمنكسر والعمود في مستوى واحد.

If \(n_2\gt n_1\) the ray bends toward the normal (\(\theta_2\lt \theta_1\)); if \(n_2\lt n_1\) it bends away from the normal (\(\theta_2\gt \theta_1\)). The incident ray, the refracted ray and the normal lie in one plane.

💡 شرح إضافي: الانعكاس الكلي الداخلي

💡 Extra explanation: total internal reflection

🧪 تجربة 1: أرسل شعاعًا بين وسطين وتحقق من قانون سنل

🧪 Experiment 1: Send a ray between two media and verify Snell’s law

يسقط الشعاع الأحمر من الوسط العلوي (\(n_1\)) على الوسط السفلي (\(n_2\)) فينكسر (أزرق) وينعكس جزء منه (باهت). النقاط المتحركة على الأشعة تتحرك بسرعة تتناسب مع \(c/n\) فترى أن الضوء أبطأ في الوسط الأكبر معاملًا. غيّر المعاملين وزاوية السقوط (تتغير تلقائيًا ما لم تحرّك المؤشر) ولاحظ أن \(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\)، وأن الانتقال إلى وسط أقل معاملًا يعطي زاوية حرجة وانعكاسًا كليًا. سجّل عدة قراءات في الجدول.

The red ray falls from the upper medium (\(n_1\)) onto the lower medium (\(n_2\)) and is refracted (blue) while a part is reflected (faint). The moving dots on the rays travel at a speed proportional to \(c/n\) so you see that light is slower in the medium of larger index. Change the two indices and the angle of incidence (it changes automatically unless you move the slider) and notice that \(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\), and that going to a lower-index medium gives a critical angle and total reflection. Record several readings in the table.

1.5
1
30
زاوية السقوط \(\theta_1\) (°)Angle of incidence \(\theta_1\) (°)—
زاوية الانكسار \(\theta_2\) (°)Angle of refraction \(\theta_2\) (°)—
\(n_1\sin\theta_1\)\(n_1\sin\theta_1\)—
\(n_2\sin\theta_2\)\(n_2\sin\theta_2\)—
الزاوية الحرجة \(\theta_c\) (°)Critical angle \(\theta_c\) (°)—
سرعة الضوء \(v_1\) | \(v_2\) (×10⁸ m/s)Speed \(v_1\) | \(v_2\) (×10⁸ m/s)—

🧪 تجربة 2: حاسبة التحقق: ضوء من وسط كثيف إلى وسط أقل كثافة

🧪 Experiment 2: Checker: light from a dense medium into a less dense one

مسألة جديدة في كل مرة (\(c=3\times10^8\ \mathrm{m/s}\)). احسب القيم الثلاث ثم اضغط «صحّح».

A new problem every time (\(c=3\times10^8\ \mathrm{m/s}\)). Calculate the three values and press “Check”.

🛠️ تطبيقات عملية

🛠️ Practical applications


✍️ أمثلة محلولة

✍️ Worked Examples

❓ مثال 1Example 1

كما في المحاكاة الأصلية: \(n_1=3\) و\(n_2=1.4\) وزاوية السقوط \(24^\circ\). احسب زاوية الانكسار.

As in the original simulation: \(n_1=3\), \(n_2=1.4\) and the angle of incidence \(24^\circ\). Calculate the angle of refraction.

الحل
\(3\sin24^\circ=1.4\sin\theta_2\)
\(\sin\theta_2=\dfrac{3\times0.4067}{1.4}=0.8716\)
\(\theta_2=\sin^{-1}0.8716\approx60.6^\circ\)
✅ \(\theta_2\approx60.6^\circ\) (يبتعد عن العمود)
Solution
\(3\sin24^\circ=1.4\sin\theta_2\)
\(\sin\theta_2=\dfrac{3\times0.4067}{1.4}=0.8716\)
\(\theta_2=\sin^{-1}0.8716\approx60.6^\circ\)
✅ \(\theta_2\approx60.6^\circ\) (away from the normal)
❓ مثال 2Example 2

ينتقل شعاع من الهواء (\(n=1\)) إلى الزجاج (\(n=1.5\)) بزاوية سقوط \(45^\circ\). احسب زاوية الانكسار.

A ray passes from air (\(n=1\)) into glass (\(n=1.5\)) with an angle of incidence of \(45^\circ\). Calculate the angle of refraction.

الحل
\(\sin\theta_2=\dfrac{1\times\sin45^\circ}{1.5}=0.4714\)
\(\theta_2\approx28.1^\circ\)
✅ \(\theta_2\approx28.1^\circ\) (نحو العمود)
Solution
\(\sin\theta_2=\dfrac{1\times\sin45^\circ}{1.5}=0.4714\)
\(\theta_2\approx28.1^\circ\)
✅ \(\theta_2\approx28.1^\circ\) (toward the normal)
❓ مثال 3Example 3

احسب الزاوية الحرجة للزجاج (\(n=1.5\)) إلى الهواء، وبيّن ماذا يحدث لشعاع يسقط بزاوية \(50^\circ\).

Calculate the critical angle from glass (\(n=1.5\)) to air, and say what happens to a ray incident at \(50^\circ\).

الحل
\(\sin\theta_c=\dfrac{1}{1.5}=0.667\ \Rightarrow\ \theta_c\approx41.8^\circ\)
\(50^\circ\gt \theta_c\) فيحدث انعكاس كلي داخلي ولا ينفذ الشعاع إلى الهواء.
✅ \(\theta_c\approx41.8^\circ\) وانعكاس كلي
Solution
\(\sin\theta_c=\dfrac{1}{1.5}=0.667\ \Rightarrow\ \theta_c\approx41.8^\circ\)
\(50^\circ\gt \theta_c\) so total internal reflection occurs and the ray does not pass into the air.
✅ \(\theta_c\approx41.8^\circ\) and total reflection
❓ مثال 4Example 4

معامل انكسار الماس \(2.42\). احسب سرعة الضوء فيه (\(c=3\times10^8\ \mathrm{m/s}\)).

The refractive index of diamond is \(2.42\). Calculate the speed of light in it (\(c=3\times10^8\ \mathrm{m/s}\)).

الحل
\(v=\dfrac cn=\dfrac{3\times10^8}{2.42}\approx1.24\times10^8\ \mathrm{m/s}\)
✅ \(v\approx1.24\times10^8\ \mathrm{m/s}\)
Solution
\(v=\dfrac cn=\dfrac{3\times10^8}{2.42}\approx1.24\times10^8\ \mathrm{m/s}\)
✅ \(v\approx1.24\times10^8\ \mathrm{m/s}\)
⭐ 1

عند انتقال الضوء من الهواء إلى الماء ينكسر الشعاع:

When light passes from air into water the ray bends:

Aمبتعدًا عن العمودaway from the normal
Bنحو العمودtoward the normal
Cلا ينحرفnot at all
Dيرتد كليًاit is totally reflected
الحل
\(n_2\gt n_1\Rightarrow\theta_2\lt \theta_1\)
✅ نحو العمود.
Solution
\(n_2\gt n_1\Rightarrow\theta_2\lt \theta_1\)
✅ toward the normal.
⭐ 2

يحدث الانعكاس الكلي الداخلي عندما:

Total internal reflection occurs when:

Aينتقل من الهواء إلى الزجاجlight goes from air into glass
Bيسقط الشعاع عموديًاthe ray falls along the normal
Cتقل زاوية السقوط عن الحرجةthe angle of incidence is less than the critical angle
Dينتقل الضوء من وسط أكبر معاملًا إلى أصغر وتزيد زاوية السقوط عن الحرجةlight goes from a larger-index medium to a smaller one and the angle of incidence exceeds the critical angle
الحل
\(n_1\gt n_2,\ \theta_1\gt \theta_c\)
✅ ينتقل من وسط أكبر معاملًا إلى أصغر وتزيد زاوية السقوط عن الحرجة.
Solution
\(n_1\gt n_2,\ \theta_1\gt \theta_c\)
✅ light goes from a larger-index medium to a smaller one and the angle of incidence exceeds the critical angle.
⭐ 3

سقط شعاع عموديًا على سطح زجاجي. زاوية انكساره:

A ray falls along the normal on a glass surface. Its angle of refraction is:

Aصفرzero
B\(45^\circ\)\(45^\circ\)
C\(90^\circ\)\(90^\circ\)
Dتساوي \(n\)equal to \(n\)
الحل
\(\sin\theta_2=0\Rightarrow\theta_2=0\)
✅ صفر.
Solution
\(\sin\theta_2=0\Rightarrow\theta_2=0\)
✅ zero.
⭐ 4

سرعة الضوء في وسط معامل انكساره \(1.5\) تساوي:

The speed of light in a medium of refractive index \(1.5\) is:

A\(4.5\times10^8\ \mathrm{m/s}\)\(4.5\times10^8\ \mathrm{m/s}\)
B\(3\times10^8\ \mathrm{m/s}\)\(3\times10^8\ \mathrm{m/s}\)
C\(2\times10^8\ \mathrm{m/s}\)\(2\times10^8\ \mathrm{m/s}\)
D\(1.5\times10^8\ \mathrm{m/s}\)\(1.5\times10^8\ \mathrm{m/s}\)
الحل
\(v=\dfrac{3\times10^8}{1.5}=2\times10^8\)
✅ \(2\times10^8\ \mathrm{m/s}\).
Solution
\(v=\dfrac{3\times10^8}{1.5}=2\times10^8\)
✅ \(2\times10^8\ \mathrm{m/s}\).

📚 ملخص

📚 Summary

المفهومConceptالقانونLaw
قانون سنلSnell’s law\(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\)\(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\)
معامل الانكسارRefractive index\(n=\dfrac cv\)\(n=\dfrac cv\)
الزاوية الحرجةCritical angle\(\sin\theta_c=\dfrac{n_2}{n_1}\ (n_1\gt n_2)\)\(\sin\theta_c=\dfrac{n_2}{n_1}\ (n_1\gt n_2)\)

⚠️ أخطاء شائعة

⚠️ Common mistakes