يشاهد حارس الشاطئ احد الاشخاص وهو يغرق فيهرع لانقاذه كما بالرسم. فاي مسار ينبغي ان يأخذه حارس الشاطئ حتى يصل للغريق في اقل وقت ممكن؟

ما هو المسار اللذي يؤدي الي اقل زمن؟

1 المسار المستقيم

2 احد المسارين فوق المسار المستقيم

3 احد المسارين اسفل المسار المستقيم

حاول ان تجد الحل بنفسك قبل ان تقرأ الاجابة اسفل

………………………………………………………

…………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

الاجابة الصحيحة هي الثانية. فالهدف هنا  هو الوصول للغريق في اقل وقت ممكن. واقل وقت لايعني بالضرورة اقل مسافة. لماذا؟ لآن الانسان يعدو بسرعة اكبر من تلك اللتي يسبح بها. ولذلك فان اقصر زمن يحصل عليه الانسان عندما يعدو الحارس اطول مسافة ممكنة على الارض حتي يصير قبالة الغريق وهنا ينزل الحارس للماء ويحاول ان يسبح باتجاه الغريق. في هذه الحالة يكون الزمن الاجمالي اقل ما يمكن.

وانكسار الضوء يتم بهذه الكيفية. فشعاع الضوء يحاول دائما الوصول من النقطة أ الى النقطة ب في اقل زمن ممكن. فاذا كانت النقطتان أ و ب تقعان في نفس الوسط: مثلا ماء او هواء حيث سرعة الضوء واحدة فهنا يأخذ الشعاع خطا مستقيما لان الخط المستقيم هو اقصر مسافة بين نقطتين.

اما اذا كانت النقطة أ موجودة مثلا في الهواء والنقطة ب موجودة في الماء. ومن المعلوم ان سرعة الضوء في االماء اقل منها في الهواء فهنا يكون اقل زمن ممكن عندما يسري الشعاع اطول مسافة ممكنة في الهواء واقل مسافة ممكنة في الماء. او بتعبير اخر تكون الزاوية الساقطة في الهواء بين الشعاع الساقط والعمودي على السطح الفاصل بين الماء والهواء اكبر من الزاوية الخارجة في الماء بين الشعاع الخارج والعمودي على هذا السطح.

اي ان الزاوية في الوسط اللذي تكون فيه سرعة الضوء قليلة تكون صغيرة بحيث يكون الشعاع في هذا الوسط اقرب للعمودي على السطح القاصل.