مميزات وخصائص الضوء المرئي وأمثلة عليه

كتابة: Nermeen Zanaty آخر تحديث: 19 أبريل 2021 , 19:08

مؤسس علم الضوء

يعتبر الحسن بن الهيثم مؤسس علم الضوء وتفسير كيفية رؤية الأشياء ، وهو من اكتشف الخزانة ذات الثقب وكانت اول بداية لعمل الكاميرا.

تعريف الضوء  وأمثلة عليه

يعتبر الضوء المرئي شكل من أشكال الطاقة ، وهو عبارة عن موجات كهرومغناطيسية مستعرضة وهو يعد من أحد مكونات الطيف الكهرومغناطيسي وهو يعد نوع من انواع الطيف ، ويعرف الضوء على أنه موجات كهرومغناطيسية يتراوح الطول الموجي لها من 380 إلى 700 نانومتر.

هناك العديد من الأمثلة على الضوء المرئي :

  • ضوء الشمس
  • ضوء القوس الكهربائي
  • المصابيح الكهربائية
  • المصابيح المتوهجة
  • مصابيح الإفراغ الغازي
  • المصابيح الفورية
  • مصابيح النيون
  • مصابيح الصوديوم
  • مصابيح بخار الزئبق

خصائص الضوء

يتميز الضوء بخصائص عديدة منها :

انعكاس الضوء

ويعرف انعكاس الضوء على أنه انعكاس الأشعة الضوئية عندما تقابل سطح عاكس أو سطح مصقول وتصنع زاوية تسمي بزاوية الانعكاس وهي تقع بين الشعاع الساقط والعمود المقام وتكون هذه زاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط ويحدث الانعكاس على الأسطح العاكسة أو المصقولة ،ويمكننا رؤية هذا الانعكاس من خلال سقوط أشعة الضوء علي الاجسام ذات البريق أو المعدنية مثل المرآه.

انكسار الضوء

يعرف بأنه تغيير مسار أو اتجاه الشعاع الضوئي عند انتقاله من وسط شفاف إلى وسط آخر مختلف عنه في الكثافة ، الضوئية ، ويحدث انكسار الضوء نتيجة لتغير كثافة وسرعة الوسط عن الوسط الآخر ويحدث ذلك بسبب أن سرعة الضوء تختلف في الهواء عن اي وسط آخر كالزجاج والماء.

تشتت الضوء

وهي خاصية تقوم على تجزئة الضوء الأبيض إلى الألوان المكونة له والتي تعرف بالوان الطيف السبع ، حيث أن كل لون من هذه الألوان له انكسار يختلف عن الآخر.

استقطاب الضوء  

يحدث استقطاب الضوء عندما تقابل الأشعة الضوئية سطح غير معدني أو مروره من جسم شبه منفذ أو من خلال مادة تقوم بامتصاص الضوء الساقط ماعدا جزء معين منه ينفذ من خلالها ولايحدث له امتصاص.

تداخل الضوء

وتحدث هذه العملية نتيجة تداخل الموجات المنعكسة المتداخلة مع الموجات المنعكسة الخارجة عن السطح وينقسم هذا التداخل إلى نوعين من التداخل وهما تداخل بناء وتداخل هدام.

حيود الضوء

وهو انحراف الضوء عن طريقة او اتجاهه عندما يمر بفتحة ما أو ثقب معين فيحدث له انحراف ويتغير مسار حركته

الصفات الأساسية للضوء  

يعتبر الضوء ظاهرة تاريخية منذ القدم ، فهو يتميز ببعض الصفات الأساسية التي كانت معروفة في منتصف القرن السابع عشر وهي ان :

  • الضوء ينتشر في خطوط مستقيمة
  • الضوء ينتشر في الفراغ بعكس الصوت حيث أن الصوت لا ينتقل في الفراغ وانا يحتاج إلى وسط مادي لكي ينتقل خلاله.
  • ينعكس الضوء على السطوح المصقولة تبعاً لقوانين الانعكاس.
  • ينكسر الضوء عند مروره من سطح يفصل بين وسطين شفافين مختلفين تبعاً لقوانين الانكسار.
  • ويتكون الضوء الأبيض من عدة ألوان تسمى الوان الطيف كلا منها له معامل انكسار يختلف عن الآخر لنفس الوسط.
  • الضوء صورة من صور الطاقة ، ويمكن نقل الطاقة الحرارية من مكان لآخر على صورة الضوء ، فمثلا تنتقل حرارة الشمس إلى الأرض عن طريق امتصاص الارض للضوء المنبعث من الشمس
  • ينتشر الضوء في الفراغ حيث أنه من الموجات الكهرومغناطيسية التي يلزم لانتشارها وجود وسط مادي
  • يتداخل الضوء المنبعث من مصدرين متقاربين.
  • يحيد الضوء عن مسارة في خطوط مستقيمة عند الحرف المستقيم لحاجز معتم أو عند مروره من فتحة ضيقة.
  • يستقطب الضوء عند مروره خلال بعض البلورات.
  • عند سقوط الضوء على سطح ما فإن الضوء ينعكس، أو ينكسر أو يمتص ويتوقف حدوث هذا على عوامل كثيرة منها طبيعة السطح.
  • سرعة الضوء تختلف باختلاف الأوساط المادية حيث تكون سرعة الضوء في الماء أقل من سرعة الضوء في الفراغ أو الهواء ،وقد أثبتت ميكلسون في عام 1883 ،حيث أن النسبة بين سرعة الضوء في الماء إلى سرعته في الهواء تساوي 1.33 وهذه النسبة تسمي معامل انكسار الماء.

نظريات الضوء

نظرية الجسيمات لنيوتن

وقد وضعها العالم نيوتن وهي تقوم على افترض أن الطاقة الضوئية تنبعث من المصدر الضوئي على هيئة جسيمات دقيقة جداً تنتشر في خطوط مستقيمة بسرعة كبيرة ، ويختلف حجمها باختلاف لون الضوء ، كما أن لها القدرة على النفاذ من بعض المواد والاعتداء من سطحها ،وحتى إذا ما سقط على العين ونفذت إلى الشبكية حملت معها ثورة للمصدر أو للجسم المرتدة منه.

النظرية الموجبة لهجينز

وضع العالم هيجنز النظرية الموجبة التي تفترض أن الطاقة الضوئية تنتشر من المصدر الضوئي على شكل امواج يختلف طولها باختلاف لون المصدر الذي تنبعث منه كما تقضي تلك النظرية بأن يكون الضوء في الوسط الكثيف ضوئياً اقل منها في الوسط الأقل كثافة.

ويقاس مدى صلاحية كل نظرية بنجاحها في تفسير الظواهر الضوئية ، وليس من المتوقع أن تنجح أن تنجح إحدى النظريتين على طول الخط وتفشل الأخرى ، من الطبيعي أن تلاقي كلا منهما بعض الصعوبات عند التطبيق ، ولهذا السبب ظلت كلتا النظريتين متنافستين لفترة طويلة جداً ،وعند تطبيق نظرية الانكسار لنيوتن نجحت في تفسير الانكسار عند السطح الفاصل بين وسطين وكان يفترض أن تكون سرعة الضوء في الوسط الثقيل ضوئياً اكبرمنها في الوسط الأقل كثافة وهذا عكس ما تم إثباته في التجارب رغم نجاحها في تفسير انتشار الضوء في خطوط مستقيمة.

كذلك لم تستطيع تلك النظرية تفسير التداخل والحيود والاستقطاب ، بينما النظرية الموجية لهيجنز فنجحت في تفسير الانعكاس والانكسار والتداخل والحيود والاستقطاب ،لكنها لاقت صعوبة في انتشار الضوء في خطوط مستقيمة وانتشاره في الفراغ لأن الحركة الموجية يلزمها وسط مادي لانتشارها.

نظرية الموجات الكهرومغناطيسية لماكسويل

وتقوم هذه النظرية علي إثبات أن الدائرة الكهربية المتذبذبة تشع موجات كهرومغناطيسية وان سرعة هذه الموجات يمكن حسابها من قياسات كهربيه ومغناطيسية وهي تساوي سرعة الضوء.

نظرية الكم لأينشتين

وهي تنص على أن الضوء ينبعث في دفعات متتاليه من الموجات وليس في شكل موجه مستمرة ، وأطلق على كل دفعة اسم فوتون وعلى ما تحمله من طاقة اسم طاقة الكم.

نظرية الكم لماكس بلانك

في عام 1900 كان ماكس بلانك يحاول تعريف طبيعة الانبعاث الكهرومغناطيسي من الأجسام السوداء ، ويعرف الجسم الاسود بأنه الجسم الذي يمتص الإشعاع الكهرومغناطيسي بأي تردد والإشعاع المنبعث منه يسمى إشعاع الجسم الاسود وهو يعتمد فقط على درجة حرارة سطح الجسم ، وعرف بلانك طبيعة هذه الإشعاعات بناء على الفرض التالي:

الالكترون الذي يتذبذب بتردد معين ، يشع موجات كهرومغناطيسية لها نفس التردد ولكن هذه الموجات غير مستمرة وانما تنبعث على شكل دفعات لها طاقة محدده تسمى فوتونات ، وطاقه الفوتون تتناسب مع تردد الإشعاع.

التفسير الحديث للضوء

افترض دي براولى أن المادة المتحركة بسرعة كبيرة تقترن بها موجات وعليه فإن الفوتون يمكن اعتباره جسيم مرتبط بحركة موجية ، وان الموجه الضوئية تتكون من جسيمات منفصلة من الفوتونات ولايوجد تأثير متبادل بين الفوتونات ويجب الأخذ في الاعتبار أن الفوتون ذو خاصية مزدوجة فهو يتصرف أحياناً كموجة واحيانا يتصرف كجسيم.

هناك العديد من الأمثلة على الضوء المرئي :

  • ضوء الشمس
  • ضوء القوس الكهربائي
  • المصابيح الكهربائية
  • المصابيح المتوهجة
  • مصابيح الإفراغ الغازي
  • المصابيح الفورية
  • مصابيح النيون
  • مصابيح الصوديوم
  • مصابيح بخار الزئبق
المراجع
زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق