تفسير ظاهرة السراب. وسنتحدث أيضًا عن تفسير ظاهرة السراب وأسباب السراب والتفسير العلمي للسراب ولماذا نرى السراب. كل هذه المواضيع يمكنك العثور عليها في مقالتنا.
تفسير ظاهرة السراب
السراب هو ظاهرة بصرية وهمية تنتج عن انكسار أشعة الضوء بسبب اختلاف درجات حرارة الهواء فوق الطريق، حيث تكون طبقة الهواء القريبة من الطريق أكثر سخونة وأكثر سخونة من الطبقة التي فوقها.
ينتقل الضوء في خط مستقيم بسرعة ثابتة تبلغ حوالي 300 مليون متر في الثانية، إلا أن سرعته تتأثر بالوسط الذي ينتقل خلاله. وعلى الرغم من أن الضوء ينتقل بهذه السرعة في الفراغ، إلا أنه يتباطأ قليلاً عندما ينتقل من وسط أرق (الهواء) إلى وسط أكثر كثافة (الزجاج أو الماء).
لأننا نرى الأشياء نتيجة انعكاس الضوء عليها، فإن الضوء المنعكس على أعيننا من القلم يأتي من وسطين مختلفين (الماء والهواء). الجزء الموجود في الهواء يسير في خط مستقيم إلى العين، أما الجزء الموجود في الماء والذي ينتقل منه الضوء عبر الماء ثم الهواء ليصل إلى العين، ينكسر عند الحد الفاصل بين الوسطين، وتبلغ السرعة يختلف فيظهر القلم كأنه مكسور.
على سبيل المثال، عندما ينتقل الضوء في الهواء، فإنه ينتقل في خط مستقيم، وعندما يمر في الماء، تزداد كثافة الوسط وينكسر شعاع الضوء، ويغير اتجاهه لينتقل في خط مستقيم جديد، وهذا هو السبب وراء رؤية القلم ينكسر عند وضعه في كوب ماء، بحيث يكون جزء من القلم في الهواء والآخر تحت الماء.
أسباب السراب
1- لأن الهواء البارد أكثر كثافة من الهواء الساخن، فإن معامل انكساره أعلى، وعندما يمر الضوء عبر الهواء البارد عبر حدود حادة إلى جو أكثر دفئا، فإن أشعة الضوء تنحني بعيدا عن اتجاه انخفاض درجة الحرارة، و عندما تمر أشعة الضوء من مكان حار. إذا كان الهواء القريب من سطح الأرض أكثر دفئا من الهواء في المستويات الأعلى، فإن الضوء ينحني في شكل مقعر (أي في مسار صاعد).
2- بمجرد وصول شعاع الضوء إلى عين الإنسان، أو المشاهد بشكل عام، تراه القشرة البصرية وكأنه سار في خط مستقيم على طول الأفق حتى وصل إلى العين، ولكن في الواقع هذا الخط كما ذكرنا سابقاً ، يعبر عن الميل إلى مسار الأشعة.
3- نتيجة هذا الأمر ظهور صورة ثانوية غريبة للسماء على الأرض. وفي الغالب يفسر المشاهد هذا الأمر على أنه ماء يعكس صورة السماء. هذه المسألة أكثر منطقية للدماغ.
عندما يكون الهواء القريب من سطح الأرض أكثر برودة من الهواء في المستويات الأعلى، تنحني الأشعة للأسف، مما يؤدي إلى الحصول على صورة متفوقة.
التفسير العلمي للسراب
عندما تشرق أشعة الشمس في أيام الصيف الحارة سواء في الصحراء أو على الطرق المعبدة، ترتفع درجة حرارة الأرض، وترتفع درجة حرارة طبقة الهواء القريبة من سطح الأرض، وتتوسع وتتناقص كثافتها، وكذلك الكثافة البصرية ومعامل الانكسار. ولذلك فإن معامل انكسار الهواء يزداد تدريجياً مع صعودنا. إلى الأعلى حيث الهواء بارد.
لماذا نرى السراب؟
ينتقل الضوء في خط مستقيم بسرعة ثابتة تبلغ حوالي 300 مليون متر في الثانية، إلا أن سرعته تتأثر بالوسط الذي ينتقل خلاله.
وعلى الرغم من أن الضوء ينتقل بهذه السرعة في الفراغ، إلا أنه يتباطأ قليلاً عندما ينتقل من وسط أرق (الهواء) إلى وسط أكثر كثافة (الزجاج أو الماء).
على سبيل المثال، عندما ينتقل الضوء في الهواء، فإنه ينتقل في خط مستقيم، وعندما يمر في الماء، تزداد كثافة الوسط وينكسر شعاع الضوء، ويغير اتجاهه لينتقل في خط مستقيم جديد، وهذا هو السبب وراء رؤية القلم ينكسر عند وضعه في كوب ماء، بحيث يكون جزء من القلم في الهواء والآخر تحت الماء.
لأننا نرى الأشياء نتيجة انعكاس الضوء عليها، فإن الضوء المنعكس على أعيننا من القلم يأتي من وسطين مختلفين (الماء والهواء). الجزء الموجود في الهواء يسير في خط مستقيم إلى العين، أما الجزء الموجود في الماء والذي ينتقل منه الضوء عبر الماء ثم الهواء ليصل إلى العين، ينكسر عند الحد الفاصل بين الوسطين، وتبلغ السرعة يختلف فيظهر القلم كأنه مكسور.
تكون سرعة الضوء في الوسائط عالية الكثافة أبطأ منها في الوسائط منخفضة الكثافة، ويحدث هذا التباطؤ الواضح عندما تتفاعل الفوتونات (الجسيمات المجهرية التي تشكل الضوء) مع جزيئات الوسط الذي تنتقل منه.
ونتيجة لذلك، يتم امتصاصها وانبعاثها بشكل متكرر، مما يقلل من متوسط سرعة الضوء بنسبة صغيرة في وسط معين.
ويسمى المعدل الذي يتباطأ به الضوء في وسط معين بمعامل الانكسار لذلك الوسط. يعتمد معامل انكسار الوسط جزئيًا على درجة حرارته.
عادة، كلما ارتفعت درجة حرارة الوسط، انخفضت كثافته، وزادت سرعة الضوء.
والعكس هو الصحيح: عندما تنخفض درجة حرارة وسط معين، تزداد كثافته، وتقل سرعة الضوء.