نور می‌شکند

در یک لیوانِ آب یک مداد گذاشته‌اید. از کنار که نگاه می‌کنید، انگار مداد درست در سطحِ آب شکسته است. بیرونش می‌آورید؛ سالمِ سالم است! کفِ استخر هم از بیرون نزدیک‌تر از آنچه هست به نظر می‌رسد، و خیلی‌ها به همین دلیل عمقِ آب را کم‌تر از واقع حدس می‌زنند. چه چیزی چشمِ ما را فریب می‌دهد؟

مسیرِ شکسته

تا این‌جا دیدیم که نور در یک مادّه در خطِ راست می‌رود. اما وقتی نور کج از یک مادّه‌ی شفاف، مثلاً هوا، وارد مادّه‌ی شفافِ دیگری، مثلاً آب یا شیشه، می‌شود، در مرزِ دو مادّه مسیرش عوض می‌شود. به این شکستِ نور می‌گوییم. دلیلش این است که سرعتِ نور در مادّه‌های گوناگون فرق دارد: نور در هوا تندتر از آب و در آب تندتر از شیشه می‌رود.

قاعده‌ی شکست

برای دیدنِ جهتِ شکست، مثلِ بازتاب، در نقطه‌ی ورودِ نور یک خطِ عمود بر سطح رسم می‌کنیم:

• نور که از هوا به آب یا شیشه می‌رود (از جایی که تندتر است به جایی که کُندتر است)، به خطِ عمود نزدیک می‌شود.
• نور که از آب یا شیشه به هوا می‌رود، از خطِ عمود دور می‌شود.
• نوری که روی خطِ عمود به سطح برسد، نمی‌شکند و مستقیم ادامه می‌دهد؛ فقط کُندتر یا تندتر می‌شود.

چرا کفِ استخر بالاتر دیده می‌شود؟

نوری که از سنگ‌ریزه‌ای در کفِ حوض برمی‌گردد، هنگامِ بیرون آمدن از آب از خطِ عمود دور می‌شود و بعد به چشمِ ما می‌رسد. اما مغزِ ما، مثلِ همیشه، فرض می‌کند نور در خطِ راست آمده است. پس امتدادِ پرتو را به عقب دنبال می‌کند و سنگ‌ریزه را بالاتر و نزدیک‌تر از جای واقعی‌اش می‌بیند. مداد هم به همین دلیل شکسته به نظر می‌رسد: بخشِ زیرِ آب کمی بالاتر از جای واقعی‌اش دیده می‌شود.

هشدار

عمقِ آبِ استخر، رودخانه و حوض همیشه بیشتر از چیزی است که به چشم می‌آید. پیش از شیرجه یا رفتن در آب، عمق را از تابلو یا از یک بزرگ‌تر بپرسید.

در خانه امتحان کنید

1. یک سکه را تهِ یک کاسه‌ی خالیِ کدر بگذارید.
2. آن‌قدر عقب بروید که لبه‌ی کاسه جلوی سکه را بگیرد و دیگر آن را نبینید. سرِ جایتان بمانید.
3. از کسی بخواهید آرام در کاسه آب بریزد، طوری که سکه تکان نخورد. چه دیدید؟ با قاعده‌ی شکست توضیح دهید.

واژه‌های این درس

• شکستِ نور - عوض شدنِ مسیرِ نور هنگامِ رفتن از یک مادّه‌ی شفاف به مادّه‌ی شفافِ دیگر.
• مرزِ دو مادّه - سطحی که دو مادّه را از هم جدا می‌کند، مثلِ سطحِ آب.
• نزدیک شدن به خطِ عمود / دور شدن از خطِ عمود - جهتِ شکست هنگامِ ورود به آب و شیشه، و خروج از آن‌ها.

ایده‌ی اصلی

نورِ کج در مرزِ دو مادّه‌ی شفاف می‌شکند: از هوا به آب و شیشه به خطِ عمود نزدیک و از آن‌ها به هوا از خطِ عمود دور می‌شود. نورِ عمود نمی‌شکند.