[أم عبدالملك]

توصف جميع الخواص المعروفة للضوء بدلالة التجارب التي اكتشفت بها و كذلك من خلال التجارب الإيضاحية وبالرغم من اتخاذ التجارب خواص متعددة..

إلا انه يمكن تصنيف التجارب تحت ثلاثة عناوين وهي:


1- البصريات الهندسـية.
2- البصريات الموجية (الطبيعة).
3- البصريات الكمية.

1- البصريات الهندسية:
وتشمل دراسة انتشار الضوء في خطوط مستقيمة، سرعة الضوء، خواص الضوء، الانعكاس، الانكسار، التشتت، خواص الضوء عند السطوح، والأجهزة البصرية، العدسات والمرايا وهذا الذي يهمنا في هذا البحث.

2- البصريات الموجية :
وهي التداخل، الحيود، الاستقطاب، الانكسار المزدوج والأطياف الضوئية.

3- البصريات الكمية :
وتشمل دراسة المدرات الذرية وكثافة الاحتمالية وتوزيعات الالكترونات ومستويات الطاقة و كمية الإشعاع الصادرة عن الأجسام والكمان حسب نظرية الكم لبللنك وأشعة الليزر وأشعة اكس وجسيمات إلفا وبيتا وجاما.

الضوء وطبيعة انتشاره :

[grade="00008B FF6347 008000 4B0082"]تعريف الضوء:[/grade]
الضوء :
هو ذلك الإشعاع الذي يؤثر على العين ويسبب الرؤية وقد مر هذا التعريف بمراحل تاريخية متعددة إلى أن أصبح بصيغتة هذه ..وهو تعريف طبيعي لا يتدخل في التفاصيل الدقيقة أو الطبيعية لضوء .

ولكن التعريف الدقيق لضوء أو التعريف العلمي للضوء هو:
( أن الضوء عبارة عن موجات كهرومغناطيسية لها طاقه تظهر على شكل صورة إشعاعية وتتحول هذه الطاقة الإشعاعية إلى الأنواع الأخرى المعروفة من الطاقة تحقيقاً لمبداء حفظ الطاقة ( الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم).

طبيعة الضوء وانتشاره :

ينتشر الضوء في جميع الاتجهات وبسرعة فائقة جداً لدرجة أنه لا يوجد في حياتنا اليومية أي شيء يدعونا للقول أنه يتحرك أسرع من الضوء ويكون انتشار الضوء في خطوط مستقيمة.. لذلك فان لكل جسيم معين هناك ظل عند سقوط الضوء عليه أو على أي شي يصدر منه - كما سنلاحظ ذلك لاحقاً - لذلك يمكن القول بأن انتشار الضوء بخطوط مستقيمة هو مبدأعلمي يتحقق من مشاهدة الظل وكذلك فإن تكون الضوء بالكاميرات هو تطبيق أو تحقيق آخر لهذا المبدأ.

تختلف حساسية العين باختلاف الطاقة الإشعاعية المستقبلة من الأجسام المضيئة أو المرئية.. والعين قادرة على التمييز بين الألوان المختلفة المكونة للضوء العادي (ضوء الشمس المرئي الواصل لسطح الأرض) حيث أنه لكل لون خواص مختلفة عن اللون الآخر بحيث يقع حد حساسية العين في التمييز أو الرؤية للألوان أي للموجات الضوئية بين الضوء الذي طول موجته (4000A) وإلى (7000A) أي أن هاتين القيمتين هما حدود الإحساس بالرؤية.
لكن للعين ايضاً أن تكشف ضوء بطول موجة خارج عن هذه الحدود إذا كانت شدة الضوء عالية لدرجة كافية..
وتستخدم الألواح الفوتوغرافية والكاشفات الالكترونية الحساسة للكشف عن الإشعاع بدلاً عن العين البشرية وخاصة خارج الحدود المذكورة (4000-7000A) هذه الحدود تعرف بحدود الضوء المرئي (visible light).

وحسب تعريفنا السابق للضوء فيمكن أن نعطي تعريف حسب طبيعة الضوء واستناداً (إلى النظريات) بأنه عبارة عن اضطراب كهرومغناطيسي ينتشر على هيئة موجات مستعرضة..

وتتميز الموجة عامة بالعوامل التالية :

1- سعة الموجة (a) بالمتر.
2- طول الموجة (λ) بالمتر.
3- سرعة الموجة (υ) متر/ثانية.
4- التردد (f) بالهرتز أي دورة/ثانية.
5- العدد الموجي(k) أي عدد الموجات لكل وحدة طول والذي يساوي (2π/ λ) (متر)^(-1).
6- السرعة الزاوية(ω) والذي يساوي (ω=2πf).

والعلاقة الخاصة بسرعة الموجات تعطى كالتالي: (υ=λ.f).


وفي علم البصريات والموجات تقاس الأطوال بوحدات صغيرة جداً والوحدات المستخدمة هي:
الميكرومتر والمللي مايكرومتر أو النانومتر او الانجسترون ..

حيث :

1A=10^(-10) meter
1μ=10^(-6) meter
1mμ=1nm=10^(-9) meter

فمثلاً طول الموجة الضوء الأصفر هي (5890A) وهي ضمن حدود حد الرؤية (4000A-7000A) ..
ومنبع الضوء حولنا هي الشمس وهذا لا يعني أن الشمس فقط هي مصدر الضوء الوحيد فمثلاً نحصل على الضوء من الكهرباء ومن المصابيح الزيتية مثل مصابيح الإنارة.

- سرعة الضوء :

كان الفلكيون يعتقدون أن الضوء ينتقل بسرعة لانهائية كما كان يُعتقد أن أي حدث يحدث في أي مكان في الكون يلاحظ في جميع النقاط الأخرى في الكون في الوقت ذاته.

ويٌقال أن جاليلو قد حاول أن يقيس سرعة الضوء عام 1600م ولكنه لم ينجح في تلك الفترة إلا بعد محاولات متعددة وأقتنع أن سرعة الضوء لانهائية أي أنه لا يوجد شي أسرع من الضوء.

ولكن في عام 1849م نجح العالم فيزو بإعطاء قيمة مطلقة لسرعة الضوء على كوكب الأرض وهي(2.9999exp8 m/s) أما في الفضاء فان سرعة الضوء المطلقة هي (3 exp8 m/s)
أما هذا الفرق البسيط لا قيمة له في الحسابات لأنة يساوي فقط
(87000 m/s) أما في الأوساط المادية فينتقل بسرعة معتمدة على خواص الوسط..
ونستطيع وضع معادلة بين سرعة الضوء بالوسط (v) وسرعة الضوء في الفراغ © :

(c/n) =(v=c (ε.μ)^(1/2)

حيث (v) سرعة الضوء في الوسط المادي.
و© سرعة الضوء في الفراغ وهي تساوي (3exp8 m/s).
و(ε) معامل السماحية الكهربائيه أي (معامل سماح المجال الكهربائي للوسط ).
و(μ) معامل النفاذيه المغناطيسية أي (معامل النفاذ للمجال المغناطيسي للوسط).
و (n=(c/v معامل الانكسار للوسط حيث يمثل النسبة سرعة الضوء بالفراغ وسرعة الضوء في الوسط أو (n^2= ε.μ) لذلك قيمته دائماً اكبر من الواحد.


ملاحظة:
سرعة الضوء في الماء هي ثلاثة أرباع سرعة الضوء في الفراغ.
سرعة الضوء بالزجاج هي ثلثي سرعة الضوء في الفراغ.


يتبع..