טעות עקרונית (מקובלת) בספרי לימוד פיזיקה

אם נתייחס לכתוב בספרי לימוד הפיסיקה הרי שהקרן ממשיכה בתוך הטיפה עד לנקודה B בה היא "מוחזרת החזרה פנימית מלאה" (1)(6) (!!!) וזוהי טעות עקרונית.

המושג "החזרה פנימית מלאה" מוכר לקורא מלימודי האופטיקה הגיאומטרית.

הוא מתאר תהליך הנגרם עקב תופעת פגיעת אלומת קרניים במשטח גבול בין שני תווכים בזווית גדולה מהזווית הקריטית .

בתהליך כזה מוחזרת כל הקרינה הפוגעת (100%), ואין קרינה העוברת את משטח הגבול. בטיפת המים הכדורית אין תהליך זה יכול להתרחש!:

הסבר:

ברור לקורא הנבון כי זווית הפגיעה וזווית השבירה של הקרן נמדדות לגבי האנך בנקודת השבירה .

מכיוון שהטיפה עגולה הרי שזווית השבירה (r) נמדדת ביחס לרדיוס הטיפה .

מטעמי סימטרייה, זווית הפגיעה של הקרן בדופן הנגדית של הטיפה זהה לזווית השבירה r (שני הרדיוסים יוצרים עם המיתר משולש שווה שוקיים ובו זוויות הבסיס שוות).

חוק סנל מתקיים גם בפגיעה הראשונה, בנקודה A, וגם בנקודה השניה B, ולכן הקרן יוצאת מהטיפה מצידה הנגדי. קיבלנו כי לא תיתכן בשום מקרה החזרה פנימית מלאה עקב זווית הגדולה מהזווית הקריטית !

מסקנה: על פי התיאור הגיאומטרי הפשוט, לא תיתכן תופעת הקשת בענן מכיוון שהחלק היחסי המוחזר בהחזרת פרנל בפגיעה במשטח הגבול מים-אויר הוא של אחוזים בודדים שלא יתבטאו בתופעה כל כך בולטת ויזואלית.

 

כפתור "הקודם" כפתור "הבא"