ماذا يحدث للضوء عند سقوطه على المنشور الزجاجي

كتابة: menna samir آخر تحديث: 29 يونيو 2021 , 09:08

ما هو المنشور الزجاجي

المنشور الزجاجي هو جسم شفاف له طرفان مثلثان وثلاثة جوانب مستطيلة ويختلف انكسار الضوء في المنشور الزجاجي عن اللوح الزجاجي هذا لأنه في المنشور الزجاجي فإن شعاع الضوء الساقط لا يتوازى مع شعاع الضوء المنبثق.

عندما يدخل شعاع من الضوء إلى المنشور الزجاجي فإنه ينحرف مرتين أولاً عندما يدخل المنشور الزجاجي والثاني عندما يخرج من المنشور هذا لأن الأسطح الانكسارية للمنشور ليست موازية لبعضها البعض وأيضاً عندما يمر شعاع الضوء عبر المنشور فإنه ينحني باتجاه قاعدته.

هناك تطبيقات مختلفة للمنشورات ويتم تصنيعها في العديد من الأشكال والأشكال المختلفة لتناسب تطبيقات محددة وتستخدم المنشورات بكثرة في التطبيقات البصرية مثل المجاهر والعدسات والتلسكوبات وثنائيات الليزر.

تشمل الأمثلة الأخرى:

  • قياس التداخل.
  • التعرف على الأنماط.
  • محددات المدى.
  • أجهزة الليزر.
  • شعاع التوجيه.
  • ليزر قابل للضبط.
  • الحراجة.
  • مجاهر ستيريو.[3][4]

ظاهرة انعكاس الضوء

الانكسار هو انحناء الضوء عندما ينتقل من وسط إلى آخر لذلك عندما يمر شعاع من الضوء عبر منشور زجاجي يحدث انكسار الضوء على حد سواء وعندما يدخل المنشور وكذلك عندما يخرج من المنشور نظراً لأن الأسطح الانكسارية ليست متوازية فإن الشعاع الناشئ والشعاع الساقط ليسا موازيين لبعضهما البعض وفي هذه الحالة ينحرف شعاع الضوء عند المرور عبر المنشور.[3]

ماذا يحدث للضوء عند سقوطه ع منشور

يتكون الضوء المرئي المعروف أيضاً باسم الضوء الأبيض من مجموعة من الألوان المكونة وغالباً ما يتم ملاحظة هذه الألوان عندما يمر الضوء من خلال منشور مثلثي وعند المرور عبر المنشور يتم فصل الضوء الأبيض إلى الألوان المكونة له وهي الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والبنفسجي ويُعرف فصل الضوء المرئي إلى ألوانه المختلفة بالتشتت وإن كل لون يتميز بتردد موجة مميز وسوف تنحني الترددات المختلفة لموجات الضوء بكميات متفاوتة عند المرور عبر المنشور.[1][2]

ظاهرة تشتت الضوء

في عام 1665 اكتشف إسحاق نيوتن أن الضوء الأبيض يتكون من سبعة ألوان ووجد أنه إذا تم تمرير شعاع من الضوء الأبيض عبر منشور زجاجي فسوف ينقسم إلى سبعة ألوان وهذه الألوان هي الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي.

  • طيف الضوء الأبيض: يسمى النطاق المكون من سبعة ألوان عندما يمر شعاع من الضوء الأبيض عبر منشور زجاجي بطيف الضوء الأبيض.
  • تشتت الضوء: يسمى تقسيم الضوء الأبيض إلى سبعة ألوان عند المرور عبر وسط شفاف تشتت الضوء ويسمى إلقاء الضوء في اتجاهات عشوائية مختلفة على أنواع مختلفة من الجسيمات المعلقة تشتت الضوء.

يحدث تشتت الضوء الأبيض بسبب اختلاف زاوية انكسار الأضواء ذات الألوان المختلفة أثناء مرورها عبر الوسط الشفاف على سبيل المثال ينحرف اللون الأحمر على الأقل ويتشكل في الجزء العلوي من الطيف وينحرف اللون البنفسجي إلى أقصى حد ويتشكل في الجزء السفلي من الطيف.

  • إعادة تركيب طيف الألوان

يمكن إعادة تجميع مجموعة من سبعة ألوان من الأضواء لتكوين ضوء أبيض خلفي حيث يمكن القيام بذلك عن طريق وضع اثنين من المنشورات الزجاجية جنباً إلى جنب لكن ضع المنشور الزجاجي الثاني في وضع مقلوب وعندما يمر الضوء الأبيض عبر المنشور الأول فإنه يشتت الضوء إلى سبعة ألوان وعندما يدخل شعاع الضوء هذا المنشور الثاني الذي يتم وضعه في وضع مقلوب ويتم الحصول على ضوء أبيض عندما يخرج من المنشور الثاني.

تتحد الأضواء السبعة الملونة لتكوين ضوء أبيض بسبب المنشور الزجاجي الثاني الذي يتم وضعه في وضع معكوس.

  • قوس قزح

يتكون قوس قزح عندما تمطر وقت سطوع الشمس وعندما يسقط ضوء الشمس الأبيض على قطرات المطر ويتركها ينكسر الضوء الأبيض ويتشكل قوس من سبعة ألوان في السماء وفي هذه الحالة تعمل قطرات المطر الصغيرة كمنشور زجاجي يقسم ضوء الشمس الأبيض.

انكسار الغلاف الجوي

عندما يحدث انكسار الضوء بسبب الغلاف الجوي للأرض فإنه يسمى انكسار الغلاف الجوي لذلك عندما يدخل شعاع الضوء إلى الغلاف الجوي يوجد هواء وكل طبقة هواء لها درجة حرارة مختلفة وطبقات الهواء هذه لها كثافة بصرية مختلفة وطبقة الهواء البارد عبارة عن وسط أكثر كثافة بصرياً للأشعة الضوئية بينما طبقة الهواء الأكثر دفئاً هي وسط أندر بصرياً للأشعة الضوئية.

فيما يلي أمثلة على انكسار الضوء في الغلاف الجوي:

  • مثال(1): وميض النجوم

تتلألأ النجوم في الليل لأن ضوءها ينكسر في الغلاف الجوي وعندما يدخل ضوء النجم إلى الغلاف الجوي للأرض فإنه يخضع لانكسار بسبب الكثافة الضوئية المختلفة للهواء لذلك تظهر النجوم ساطعة في لحظة وخافتة في لحظة أخرى.

  • مثال(2): تظهر النجوم أعلى مما هي عليه

ينكسر ضوء النجوم عندما ينزل إلى الغلاف الجوي للأرض ويكون الهواء في أعلى السماء أكثر ندرة ويكون بالقرب من سطح الأرض أكثر كثافة وعندما يسقط ضوء النجم ينحني الهواء الكثيف أكثر وبالتالي تظهر النجوم أعلى مما هي عليه في الواقع.

  • مثال(3): تقدم شروق الشمس وتأخر غروبها

وبسبب انكسار الضوء يمكننا رؤية الشمس قبل دقيقتين من شروق الشمس ودقيقتين بعد غروب الشمس الفعلي وفي وقت شروق الشمس يأتي ضوء الشمس من هواء أقل كثافة إلى هواء أكثر كثافة وفي هذه الحالة ينكسر ضوء الشمس لأسفل وبسبب هذه الشمس يبدو أنها مرتفعة فوق الأفق مما هي عليه في الواقع.

ظاهرة تندال في الطبيعة

عندما يتشتت الضوء بسبب الجسيمات الموجودة في مساره يطلق عليه تأثير تيندال والطريقة التي يصبح بها شعاع ضوء الشمس مرئياً عندما يمر عبر جزيئات الغبار في غرفة وعندما يمر ضوء الشمس عبر مظلة من غابة كثيفة وما إلى ذلك هي أمثلة على تأثير تيندال.

في عام 1859 اكتشف تيندال أنه عندما يمر الضوء الأبيض عبر سائل صافٍ به جسيمات معلقة صغيرة فإن اللون الأزرق للضوء الأبيض يكون له طول موجي أقصر وينتشر أكثر من اللون الأحمر الذي له طول موجي أطول.

يعتمد لون الضوء المتناثر على حجم الجسيمات

إنه بسبب جزيئات الغبار الكبيرة المتناثرة وقطرات الماء في الغلاف الجوي التي عندما يسقط عليها ضوء الشمس الأبيض ينعكس بطريقة تجعل الضوء المتناثر يبدو أبيضاً أيضاً وجزيئات الغبار وقطرات الماء في الغلاف الجوي أكبر من نطاق الطول الموجي للضوء المرئي.

تشتت جزيئات الهواء الصغيرة للغاية في الغلاف الجوي الضوء الأزرق بشكل أساسي عندما يسقط عليها ضوء الشمس الأبيض هذا لأن اللون الأزرق له طول موجي أقل وأكثر بكثير بواسطة جزيئات الهواء.

لماذا السماء زرقاء؟

عندما يسقط ضوء الشمس الأبيض في الغلاف الجوي فإن الأضواء ذات الطول الموجي الأطول لا تنتشر بواسطة جزيئات الهواء فقط الضوء الأزرق الذي له طول موجي أقصر هو الذي تشتت معظمه جزيئات الهواء في الغلاف الجوي هذا هو السبب في أن السماء تبدو زرقاء.

لماذا تظهر الشمس حمراء عند شروق الشمس وغروبها؟

في وقت شروق الشمس وغروبها يتشتت كل الضوء الأزرق الملون بعيداً عن أنظارنا لذا فالضوء الذي يصل إلينا بشكل أساسي في وقت شروق الشمس وغروبها يكون أحمر اللون وله طول موجي أطول.[3]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق