من الظواهر الدالة على أن الضوء يسير في خط مستقيم ظاهرة الظل
من الظواهر الدالة على أن الضوء يسير في خط مستقيم ظاهرة الظل
الضوء يسير في خط مستقيم ويمكن اثبات ذلك من خلال:
- رؤية ضوء الشمس من خلال نافذة الغرفة
- تكوين الظل للجسم عندما يعترض ضوء الشمس
يمكن تمثيل الضوء ايضا من خلال شعاع مستقيم، هناك العديد من مصادر الضوء، النجوم مثل الشمس التي تضيء كرتنا الأرضية، الشموع، المصابيح الكهربائية، وشاشات الحواسيب وغير ذلك الكثير من الاجسام التي تنتج الضوء.
تنتشر الموجات الضوئية بخط مستقيم حتى يعترضها شيء ما. في بعض الأحيان يقطع الضوء مسافات صغيرة. مثال على ذلك عندما نقوم بتشغيل المصباح. وفي بعض الاحيان ينتقل الضوء الاف السنين، مثل الضوء من النجوم الذي نشاهده في درب التبانة.
من السهل للغاية ان نشاهد ظلنا عندما نكون خارج المنزل نمشي تحت اشعة الشمس في يوم مشمس صافي، لكن هل سألنا انفسنا من اين يأتي ظلنا الذي نشاهده اثناء المشي؟! ببساطة الظل هو عبارة عن حجب جسم ما للضوء من المصادر الاخرى.
في بعض الاحيان يكون من الصعب رؤية الظل لأن مصدر الضوء لا يكون مشعًا للغاية (ولديه شدة منخفضة نسبيًا). والظل من اجل ان يتشكل ويكون واضحًا يحب ان يكون هناك تباين كبير بين الظل والسطح المضاء. نتيجة لذلك، يمكننا رؤية الظل بشكل اكثر وضوحًا على حائط بلون ابيض مقارنة مع اجسام اخرى.
بالاضافة الى ذلك، يتم ان يحدد حجم مصدر الضوء ويزيد او يشوش الظل. على سبيل المثال يكون الظل الناجم عن ضوء الغرفة العلوي اقل وضوحًا من الظل الناجم عن ضوء كشاف صغير يصدر عن منبع مثل مصباح الهاتف. ويتغير حدة الظل عندما يتغير منبع الضوء بعيدًا عن الجسم. كما يتغير حجم الظل من خلال تغير حجم الجسم، ويمكن ان يتغير كل من حجم وشكل الظل، لأن هذه التغيرات تنجم عادةً عن وضعية المصدر الضوئي. [1] [2]
تجربة على الظواهر الدالة على أن الضوء يسير في خط مستقيم
التجربة الأولى: يمكن التأكد بنفسك مع طفلك على أن الضوء يسير في خط مستفيم من خلال القيام بتجربة بسيطة للغاية، وهي احضار انبوب بلاستيكي والنظر من خلال هذا الانبوب الى جميع الاتجاهات.
بعد التأكد من نفاذية الرؤية، قم بثني الانبوب وحاول النظر من خلاله، ستلاحظ أنك لن تستطع الرؤية من خلال الأنبوب الملتوي وستتحول الرؤية الى ظلام بالكامل.
التجربة الثانية: نقوم بوضع أمام منبع ضوئي ثلاث صفائح معتمة كل واحدة منها تحوي على ثقب، ثم نضع شاشة في نهاية هذه الصفائح. في البداية نضع ثقوب الألواح على استقامة واحدة وننظر الى المنبع الضوئي ونتأكد من قدرتنا على رؤيته. بعد ذلك نقوم بازاحة هذه الالواح بحيث تصبح الثقوب ليست على استقامة واحدة
نستنتج من هذه الظاهرة ما يلي:
- لا يمكن ان يصل ضوء المصباح الى الشاشة الا في حال تساوي الثقوب الثلاثة في الصفائح المعتمة. وهذا ما هو سوى دليل على ان الضوء ينتشر في الهواء على شكل خطوط مستقيمة
- من هنا نصل الى ما يعرف بمبدأ الانتشار المستقيمي للضوء: وهو انتشار الضوء في وسط شفاف ومتجانس في جميع الاتجاهات وفق خطوط مستقيمية تسمى الاشعة الضوئية
- يمثل الشعاع الضوئي من خلال خط مستقيم يحمل سهم يحدد اتجاه انتشار الضوء
- يمكننا الرؤية لنقطة من جسم مادي في هذه الحالة اذا كان بالامكان انشاء الشعاع الضوئي المباشر بين النقطة والعين ولا يوجد اي التواءات بينهما
- مجموع نقاط الجسم المرئي من طرق العين هي التي تشكل الجزء المرئي من الجسم
تجربة على ظاهرة الظل
ظاهرة الظل هي دليل على ان الضوء يسير في خط مستقيم. للتأكد من ذلك يمكن القيام بتجربة بسيطة شبيهة بالتجربة السابقة التي لا تتطلب سوى معدات بسيطة للغاية
- تجربة من اجل كشف الظل: قم باشعال شمعة واطفاء الاضوء في الغرفة، وضع يديك امام الشمعة من اجل رؤية اشكال على الحائط. وجميعنا قمنا بهذه التجربة في طفولتنا بدون استثناء دون ان ندري ان هذه التجربة ما هي الا تمثيل لكشف ظاهرة الظل لانتشار الضوء بشكل مستقيم.
- التجربة الثانية من اجل تكوين الظل: قم بوضع جسم عاتم او كرة او شيء يخطر في بالك بين منبع ضوئي وبين شاشة، ونلاحظ نشكل ظل الكرة على الشاشة. عندما نقرب الشاشة من الكرة، نلاحظ أن الظل يصغر. أما عند ابعاد الشاشة عن الكرة، نلاحظ أن الظل يكبر. وبهذا نستنتج أن الظل يتكون عندما يكون المنبع الضوئي نقطيًا
نستنتج من هذه التجارب ما يلي:
- الظل: هو عبارة عن منطقة لا يرى فيها المنبع الضوئي
- الظليل: هي منطقة نرى فيها جزء من المنبع الضوئي
نتوصل من خلال تجربة الضوء والظل الى انه في حال سقوط منبع ضوئي على جسم عاتم فإن هذا الجسم ينقسم الى ثلاثة مناطق وهي:
- منطقة الضوء: هي المنطقة التي نشاهد فيها المنبع الضوئي
- منطقة الظليل: هي المنطقة التي يتم فيها رؤية جزء من المنبع الضوئي
- الظل: هي المنطقة التي لا نستطيع فيها مشاهدة المنبع الضوئي
نستفيد من خلال الظل ما يلي:
- معرفة ساعات النهار وتقديرها
- حجب اشعة الشمس القوية، وهذا يساعد في تخفيف درجات الحرارة.
- وسيلة من اجل معرفة الاتجاهات في السفر والترحال
- يدخل الظل في العديد من التطبيقات الحديثة في التصوير، والاشعة السينية في الطب [3]
العلاقة بين ظاهرة الضوء وبين الظل
يمكن تلخيص العلاقة بين الضوء وبين ظاهرة الظل من خلال فهم ما يلي، فالضوء هو:
- الضوء عبارة عن شكل من الطاقة ينتقل كجزيئات وينتقل كموجة
- يشاهد الناس الضوء في اشكال سبعة مختلفة، وهي: اللون الاحمر، البرتقالي، الاخضر، الازرق، النيلي والبنفسجي
- تعكس جميع الكائنات الحية او تمتص الالوان السبعة المختلفة للضوء، وتبدو الكائنات بألوان مختلفة بناءً على الالوان التي تعكسها
أما ظاهرة الظل فهي:
- يحتاج الظل من اجل تشكله الى مصدر ضوئي والى جسم يتشكل عليه الظل
- الظل عبارة عن ظاهرة حجب الضوء من خلال جسم ما
- يمكن ان يحجب جسم ما كل او جزء فقط من الضوء
- يمكن ان يتغير حجم الظل اعتمادًا على مدى قربنا من المنبع الضوئي
نلاحظ تغير الظل عندما نكون خارج المنزل، فنلاحظ ان ظلالنا تختلف عبر اليوم. ويتأثر طول الظل بموضع الشمس في السماء. فعندما تكون الشمس منخفضة، يكون الظل طويلًا. أما عندما ترتفع الشمس في السماء، يكون الظل قصيرًا. [4] [1]
