كيف يمكن تحديد مسار الضوء في الهواء
كيف يمكن تحديد مسار الضوء في الهواء
يسير الضوء ضمن خطوط ومسارات مستقيمة، ويظل مستقيمًا في مساره لحين اصطدامه بأي شيء يقطع طريقه، لذلك نجد الضوء متنقلاً في الهواء، والماء، وأي وسط آخر طالما لم يصطدم بأي شيء آخر، ومع إجراء بعض التجارب للكشف عن تحديد مسار الضوء في الهواء، دوّنَ العلماء مجموعة استنتاجات تمثّلت في الآتي:
- يتحرك الضوء في مسار مستقيم.
- يتغيّر خط الضوء المستقيم إذا اصطدم بأي حاجز في طريقه.[1]
المسار الذي يسلكه الضوء خلال انتقاله في الهواء
خط مستقيم .
كما ذكرنا سابقًا أنّ الضوء يسلك خطاً أو مسارًا مستقيمًا، ما لم يصطدم بحاجزٍ ما، ولكن بمجرد اصطدامه وتغيّر الوسيط ينحرف شعاع الضوء عن مساره المستقيم، على سبيل المثال إذا سقط شعاع الضوء من الهواء نحو سطح زجاجي سيبدو مساره وكأنه منحنى بعد الانكسار.[2]
هل يمكنك رؤية الشعاع الضوئي في الهواء ولماذا
نعم .
يمكن رؤية الشعاع الضوئي في الهواء إذا كان الهواء نفسه يحتوي على العديد من جزيئات الغبار، حيثُ يرتد الضوء عن جسيمات الغبار في عدة اتجاهات مختلفة بما في ذلك تجاهك، مع العلم أنّ الفوتونات قد ترتد عن بعضها البعض، ولكن هذا الأمر من النادر حدوثه للفوتونات المرئية في الهواء.[3]
ما الذي لا يغير مسار الضوء
الفراغ .
تنتقل أشعة الضوء وتسير في خطوط مستقيمة بين نقطة وأخرى في الفراغ، كذلك كما يحدث عندما تنتقل عبر الهواء، إذ أنّها تنتقل بطريقة مماثلة كون الهواء يؤثر بشكل ضئيل للغاية على حركة أشعة الضوء.
الخط المستقيم الذي يمثل مسار انتقال الضوء هو
الشعاع الضوئي .
إذ يُعرف الشعاع الضوئي بالمسار الذي يسير فيه الضوء عند عبوره في وسطٍ ما، كما يتغير هذا الخط أو المسار بتغيّر الوسط المار خلاله، وكذلك بختلف آلية الأشعة الضوئية مع اختلاف السطح المارة عبره، على سبيل المثال يسير الضوء من وسط إلى وسط آخر في مساره المستقيم دون انحناء، وقت اصطدامه بالحاجز الذي يفصل بين الوسطين، بينما على الجانب الآخر لا تسمح بعض الأسطح بانتقال الضوء دون انحناء مساره نتيجة ظاهرة انكسار الضوء.[1]
خصائص الضوء
- انعكاس الضوء.
- انكسار الضوء.
- تشتت الضوء.
- امتصاص الضوء.
- استقطاب الضوء.
- تداخل الضوء.
- حيود الضوء.
يُعرف الضوء على إنه شعاع يتكوّن من موجات كهرومغناطيسية، تنعكس تلك الموجات على الأسطح الشفافة، وبالتالي نتمكن من رؤيته بالعين المجردة، يحتوي الضوء على أطوال موجية متنوعة تظهر في ألوان الطيف المختلفة، ومع خاصية الانعكاس تراها العين المجردة ويترجم العقل لون الضوء تبعًا لطوله الموجي، فمثلاً يتميّز اللون البنفسجي بقصر طولـه الموجي، بينما يمتلك اللون الأحمر طول موجي طويل للغاية، وتظهر الألوان “الأزرق، الأصفر، الأخضر، البرتقالي” بطول موجي متوسط.
يمكن تعريف خواص الضوء، بسلوك الشعاع الضوئي المُتبع عند انتقاله في الفراغ، أو غيره من الأوساط المختلفة، ونوّضح في السطور التالية خصائص الضوء المتمثلة في “الانكسار، الانعكاس، التشتت، الاستقطاب، الحيود، الامتصاص، التداخل”.
انعكاس الضوء: تحدث ظاهرة انعكاس الضوء، بمجرد انعكاس الشعاع الضوئي بزاوية تساوي زاوية سقوطه على المرآة.
انكسار الضوء: تحدث تلك الظاهرة عندما يتغيّر مسار الضوء واتجاه، عند انتقاله من وسط شفاف كالفراغ إلى وسط آخر مثل الزجاج، ولكن إذا كان الوسطين المنتقل خلالهم شعاع الضوء وسطين شفافين، فسينعكس جزء من الأشعة الضوئية، وينكسر الجزء الآخر، وهذا الانكسار يكون ناتجًا عن تغيير الضوء في سرعته الضوئية بين وسط وآخر، لذلك نجد سرعة الضوء مختلفة بين الفراغ، والماء، والزجاج… وما إلى ذلك.
تشتت الضوء: من إحدى خواص الضوء هي خاصية التشتت الضوئي، وتُعرف تلك الخاصية بانفصال الضوء الأبيض عن الألوان المكوّنه له، حيث يمتلك كل لون مكوّن للأبيض معدل انكسار يختلف عن غيره من بقية الألوان، الجدير بالذكر أنه لا تحدث خاصية التشتت على الأجسام الزجاجية فحسب، بل تحدث أيضًا على الأجسام الشفافة بدرجات مختلفة.
امتصاص الضوء: تحدث خاصية امتصاص الضوء بمجرد اصطدام الشعاع الضوئي بوسط شفاف، حيثُ يتحول جزء من طاقة الشعاع إلى طاقة حرارية، ومع امتصاص هذا الجزء سيظهر الشعاع الضوئي بالأطوال الموجية التي تم امتصاصها وتحولها.
استقطاب الضوء: يُقصد باستقطاب الضوء اهتزازه عموديًا بشكل متساوي وقت انتشاره، إذ يُعرف المسار الذي يهتز به الضوء بـ اسم اتجاه الاهتزاز الضوئي، عادةً ما تحدث خاصية استقطاب الضوء بسبب انعكاسه على أحد الأسطح الغير معدنية، أو عندما يمر بأحد المواد المُمتصة للضوء.
تداخل الضوء: تحدث خاصية التداخل الضوئي بمجرد اتحاد الموجات المنعكسة من السطح الداخلي والسطح الخارجي لأحد الأجسام ومنها فقاعات الصابون، كما يختلف نوع التداخل فيتنوع ما بين تعزيز أو هدم للموجات الضوئية، ويُعرف النوعين بـ تداخل بناء وتداخل هدام، النوع الأول تكثر فيه الموجات الضوئية، أما النوع الآخر فيتم فيه هدم الموجات.
حيود الضوء: يدل حيود الضوء على انحرافه عن المسار أو الاتجاه الذي يسير فيه، وذلك عند مروره من ثقبٍ ما بأحد الحواجز، ونجد تلك الخاصية واضحة أيضًا في موجات الماء، حيثُ يسير الشعاع الضوئي على نفس خُطى موجات الماء عند مرورها من ثقب الخزان.[1]
هل ينتقل الضوء في الفراغ
نعم .
بالتأكيد ينتقل الضوء في الفراغ، نظرًا لأنه مجموعة من الموجات الكهرومغناطيسية، حيثُ تنتقل الموجة الكهرومغناطيسية بدون الحاجة إلى أي وسط مادي، إذ تصل سرعة الضوء في الفراغ إلى 299 792 458 م/ث.[4]
