علوم وفضاء

نافذة سنيل: هل يكبر حجمها الزاوي مع العمق؟

عمقان ومخروطان
مقياس واحد للعمق والعرض.

نافذة سنيل تضغط منظر السماء داخل دائرة عند النظر من أسفل سطح هادئ. [2]

الخلاصة السريعة

في نموذجنا، الزاوية ثابتة والدائرة تتسع. [1][2]

  • راصد نقطي بعمق رأسي h>0 تحت سطح أفقي مستوٍ بلا عوائق. وسطان شفافان متجانسان متماثلا الخواص، معاملا انكسارهما nL>nU>0 ثابتان للطول الموجي المختار؛ L للسائل وU للأعلى. نحسب اتجاهات الأشعة، لا السطوع. [1][2]
  • من الأعلى إلى السائل: nLsinβ=nUsin i، والزوايا من العمود. عندما i→90°، تبلغ β حدها θ=arcsin(nU/nL). اتساع مخروط الرؤية الكامل 2θ مستقل عن h. [1]
  • تقاطع المخروط مع السطح دائرة، مركزها فوق الراصد رأسيًا. نصف قطرها الحدي R=h tanθ=h nU/√(nL²−nU²)؛ المساحة S=πR². h ضلع مجاور. [1][2]
  • مثال مؤلف: nU=1,nL=4/3، وh=1m؛ θ≈48.59°، R≈1.134m وS≈4.039m². عند h=2m: R≈2.268m وS≈16.157m²؛ الزاوية نفسها. المعاملات افتراضية. [1]
  • عند ثبات المعاملين، مضاعفة العمق تضاعف R وتجعل S أربعة أمثالها؛ 2θ ثابت. الحافة حد شعاع مماس في الوسط الأعلى؛ التموج والامتصاص والتبعثر خارج النموذج. [1][2]

النموذج

راصد نقطي بعمق رأسي h>0 تحت سطح أفقي مستوٍ بلا عوائق. وسطان شفافان متجانسان متماثلا الخواص، معاملا انكسارهما nL>nU>0 ثابتان للطول الموجي المختار؛ L للسائل وU للأعلى. نحسب اتجاهات الأشعة، لا السطوع. [1][2]

نموذج هندسي، لا صورة بحر.

حد الزاوية

من الأعلى إلى السائل: nLsinβ=nUsin i، والزوايا من العمود. عندما i→90°، تبلغ β حدها θ=arcsin(nU/nL). اتساع مخروط الرؤية الكامل 2θ مستقل عن h. [1]

arcsin معكوس الجيب.

الدائرة

تقاطع المخروط مع السطح دائرة، مركزها فوق الراصد رأسيًا. نصف قطرها الحدي R=h tanθ=h nU/√(nL²−nU²)؛ المساحة S=πR². h ضلع مجاور. [1][2]

ليست الدائرة فتحة مادية في السطح.

عمقان في مثال

مثال مؤلف: nU=1,nL=4/3، وh=1m؛ θ≈48.59°، R≈1.134m وS≈4.039m². عند h=2m: R≈2.268m وS≈16.157m²؛ الزاوية نفسها. المعاملات افتراضية. [1]

m متر، وm² متر مربع.

حدود المقارنة

عند ثبات المعاملين، مضاعفة العمق تضاعف R وتجعل S أربعة أمثالها؛ 2θ ثابت. الحافة حد شعاع مماس في الوسط الأعلى؛ التموج والامتصاص والتبعثر خارج النموذج. [1][2]

لا نستنتج سطوع الحافة.

دائرتان في السطح
نصف قطر مضاعف ومساحة رباعية.

المراجع

  1. OpenStax: قانون سنل
  2. WHOI: نافذة سنيل

الزاوية الحرجة

أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.