التعليموظائف و تعليم
بحث عن الطبيعة الموجية للضوء
تشتمل هذه الموسوعة على دراسة للطبيعة الموجية للضوء، ويشير المصطلح “الضوء” إلى التشعيع الكهرومغناطيسي الذي يمكن للعين البشرية رؤيته والذي يؤثر على حاسة البصر. وحدثت إحدى المراحل الهامة لتطور الكون بعد ما يقرب من 300,000 سنة من الانفجار العظيم، حيث انخفضت درجات الحرارة بما يكفي لتشكيل الذرات المحايدة عند حوالي 4,000 درجة تقريبا.
بعد ذلك الزمن، انتشرت العديد من الجزيئات المشحونة التي سمحت للضوء بالسفر عبر مسافات طويلة بعد تشكل الذرات، مما جعله قادرًا على العبور عبر مسافات ضخمة تصل إلى أكثر من ثلاثة عشر مليار سنة، ومن أجل فهم طبيعة الضوء الموجية وفهم التعريف والأنواع والخصائص، نقدم لكم الفقرات التالية.
بحث عن الطبيعة الموجية للضوء
- يُمكن القول إن الإشعاع المغناطيسي هو واحد من العديد من الطرق التي ينتقل من خلالها الضوء في الفضاء، حيث تنتج الحرارة من الحرائق وأشعة الشمس وكذلك الأشعة السينية التي يستخدمها الأطباء.
- بالإضافة إلى استخدام الطاقة في طهي الطعام باستخدام الميكروويف، والتي تنتمي جميعها إلى أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي، توجد أشكال مختلفة من هذه الطاقة التي تظهر في صور مختلفة، ولكنها جميعها مرتبطة بالطريقة التي تظهر بها طبيعة الضوء الموجية.
- هناك اختلاف في آراء علماء الفيزياء حول طبيعة الضوء، سواء كان يمثل مجموعة من الموجات أو مجموعة من الجسيمات الصغيرة، وقد أثبتت الظواهر العديدة ترابطها بشكل وثيق دون أن تتناقض مع طبيعة الضوء كتدفق لمجموعة من الجسيمات.
- توصل الفيزيائيون إلى اتفاق بشأن إمكانية سلوكيتين للضوء، سواء كان ذلك في صورة جسيمية أو ضوئية، ويتمتع الضوء بقدرة على الانتقال في الفراغ دون الحاجة إلى وسيط ناقل، وحتى الآن، تُعَد سرعة الضوء الأكبر قوة في الكون، وتُقدر بنحو 300000000 متر في الثانية الواحدة.
هل الضوء مادة
- الضوء هو طيف كهرومغناطيسي يتراوح بين الموجات الراديوية والإشعاع الكهرومغناطيسي وأشعة جاما، وتتمثل في تقلبات للحقول المغناطيسية والكهربائية، ويمكنها نقل الطاقة من مكان إلى آخر. ويختلف طبيعة الضوء المرئي عن غيره من أجزاء الطيف الكهرومغناطيسي، باستثناء العين البشرية التي تستطيع رؤية الموجات المرئية.
- يمكن وصف الإشعاع الكهرومغناطيسي بأنه تدفق من الفوتونات التي تمثل جسيمات لا تمتلك كتلة، حيث تسافر كل منها بخصائص تشبه الموجات بسرعة الضوء، والفوتون يمثل أصغر كمية من الطاقة التي يمكن نقلها.
- لا يمكن اعتبار رؤية الإنسان للضوء مجرد مصادفة، فاكتشاف الضوء يعتبر دليلاً قوياً جداً على إمكانية استكشاف ما يحيط بالإنسان في الكون نتيجة تفاعل الضوء مع المادة. ومن خلال الدراسات التي أجريت حول الضوء، تمكنا من فهم تركيبة النجوم عن بعد في السنوات الضوئية ومشاهدة العمليات الحية التي تحدث في الخلايا.
خصائص الضوء
يوجد للضوء العديد من الخصائص التي يمكننا أن نلخصها فيما يلي:
خاصية الانكسار
- تُعَد ذلك الخاصية هي أولى خواص الضوء، حيث تمثل خاصية انكسار الضوء انحراف الموجات الضوئية عن المسار الخاص بها، عند عبورها بالفضاء الذي يفصل بين مادتين مختلفتين شفافتين، وتشكل ذلك الانكسار ظاهرة فيزيائية تُفسِّر تغير أنظمة الحركة التي تحدث من خلال انتقال الموجات من وسط إلى وسط آخر، وهما يختلفان من حيث الكثافة. كما ينتج عن ذلك تغيرات بالطول الموجي، وفي الوقت ذاته يتم الحفاظ على التردد ذاته.
خاصية استقلاب الضوء
- تتكون حزمة الضوء غير المستقطبة من موجات تتحرك في نفس الاتجاه مع موجاتها المدببة الكهربائية التي تتحرك بشكل عشوائي حول محور انتشارها، كما أن الضوء المستقطب يتألف من موجات يتم فيها اهتزاز الاتجاه بالنسبة لجميع الموجات، ويمكن أيضًا استقطاب الضوء عن طريق الانعكاس أو تمريره عبر مرشحات مثل البلورات التي تنقل الاهتزاز في مستوى واحد وليس في مستويات أخرى.
خاصية انعكاس الضوء
- الانعكاس هو حالة يحدث فيها ارتداد الضوء عن سطح جسم لامع أو أملس مثل الماء، المعدن المصقول أو الزجاج، وتتميز هذه الأشياء بسطح لامع وتعتبر بشكل عام من الموصلات الجيدة للكهرباء والحرارة، كما يمكن صهرها أو سحبها وتوصيلها بالأسلاك، ومن أمثلة هذه الأشياء النحاس.
خاصية تداخل الضوء
- تعتبر هذه الخاصية من بين الخصائص المهمة المتعلقة بقدرة الموجات الضوئية على مواجهة الظروف الصعبة من خلال التداخل بينها، حيث يلاحظ الغالبية من الأشخاص نوعا ما من التداخل البصري في بعض الأحيان، ولكنهم لا يدركون بشكل كامل ما يمكن أن يكون السبب وراء تلك الظاهرة.
- من بين أمثلة الخصائص المتداخلة التي توضحها الضوء الذي ينعكس على سطح الزيت العائم فوق الماء، وكذلك فقاقيع الصابون التي تظهر مجموعة متنوعة من الألوان الجميلة والتي تضيء عند تعرضها للضوء الطبيعي أو الاصطناعي.
خاصية انتشار الضوء
- تحدث الظاهرة البراقة عندما يصطدم الضوء بسطح لامع وأملس، حيث يتم انعكاس معظم الضوء بشكل مرتجع، وهذا الانعكاس البراق يعطي الضوء مظهرًا ساطعًا عندما ينعكس عن مرآة، وزاوية انعكاس الضوء تساوي زاوية سقوطه عندما ينعكس عن سطح الورق الأبيض العادي.
- عندما ينعكس الضوء المبعثر أو المنتشر على سطح الورقة غير الملس، يتم تجزئة الضوء المنعكس إلى عدد كبير من الأشعة الضوئية المنعكسة في جميع الاتجاهات.
أنواع الضوء
الطيف المرئي
- هو نوع من الضوء يسمى الإشعاع الكهرومغناطيسي، ولديه تردد محدد وهو الطول الموجي الذي يتراوح بين 400 نانومتر و700 نانومتر. وتعتبر الموجات الحمراء من الموجات الطويلة، بينما تعتبر الموجات البنفسجية من الموجات القصيرة، ولذلك يمكن للإنسان فقط رؤية هذا الطيف من الضوء.
الطيف غير المرئي
ينقسم ذلك النوع من الطيف إلى قسمين مختلفتين متمثلان في الآتي:
- الأمواج القصيرة: تتضمَّنُ تلكَ الأمواجُ الأشعةَ السينيةَ، الأمواجُ فوقَ البنفسجيةَ، وأشعةَ جاما والجديرُ بالذكرِ أنهُ هناكَ بعضُ الأنواعِ من الكائناتِ الحيةِ مثلَ النحلِ وبعضَ الحيواناتِ تتمكنُ من رؤيةِ الأشعةِ الفوقَ بنفسجيةِ.
- الأمواج الطويلة: يتضمن الميكروويف أمواج تحت الحمراء وأشعة راديوية.
وفي النهاية، يجب الإشارة إلى أبرز العلماء الذين درسوا الضوء وبينوا لنا من خلال نظرياتهم العلمية المتعلقة به، ومن بين هؤلاء العلماء العالم الإنجليزي (إسحاق نيوتن) الذي أشار إلى أن الضوء الأبيض هو طيف من عدة ألوان أخرى.
المراجع
