الضوء

ضوء


لضوء هو
إشعاع كهرومغناطيسي ذو طول موجي، يمكن العين البشرية أن تراه إذا وقعت طول موجته
بين نحو 750 نانومتر (الضوء الأحمر) و370 نانومتر (الضوء البنفسجي)، والعين تستطيع
رؤية الأجسام غير الشفافة من خلال انعكاس الضوء عليها. كلمة الضوء تطلق على هذا
الحيز الوسطي من طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يمتد من موجات الراديوية (أو
موجات الراديو) المستعملة في إرسال الراديو بطول موجة بين السنتيمتر وعدة
كيلومترات، ويمتد من الناحية الأخرى للأشعة تحت الحمراء ثم إلى الطيف المرئي ثم
إلى الأشعة الفوق بنفسجية، إلى الأشعة السينية، ثم إلى أشعة جاما التي تصدر من
أنوية الذرات ولها طاقات عالية تُقاس بالمليون إلكترون فولت MeV
ودرجة نفاذ عالية.


 


انكسار
الضوء


 


الضوء هو
موجة عرضية كهرومغناطيسية. ويعد الانعكاسK وانكسار
الضوءK وانحرافه، والتضارب هم ظاهرة يتم ملاحظتها عن طريق الموجات . وتتحرك
الموجة الميكانيكية المتكررة التي تعتبر بمثابة اضطراب أو تشويش متكرر من خلال
موجة متوسطة. وتتحرك الموجة المتوسطة في أي مكان . كما تتقلب الذرات الفردية
والجزيئات في موضعهم المتوازن , حيث لم يتغير موضعهم المتوسط . كما تنقل هذه
الذرات الفردية والجزيئات بعض من طاقتهم لجيرانهم عند التفاعل معهم. وفي المقابل
تنقل الذرات المجاورة طاقتها للذرات الاخري التي تجاورهم أسفل الخط .وبذلك يتم نقل
الطاقة بهذه الطريقة من خلال الموجات المتوسطة , دون نقل أي مواد أخرى. وبالتالي ,
تعتبر كل نقطة علي واجهة الموجة هي مصدر النقاط التي تعمل علي إنتاج موجات جديدة .
وفي الثلاث أبعاد , تعتبر هذه الموجات الجديدة موجات كروية حيث تسمي (بالمويجات) التي
تنتشر نحو الخارج بسرعة الموجات الموجودة في محيط الموجات المتوسطة. كما تنبعث
المويجات عن طريق النقاط الموجودة علي واجهة الموجة حيث تتداخل مع كل مويجة(تصغير
موجة) لتنتج الموجة المهاجرة أو المغادرة. وتسمي هذه القاعدة (بقاعدة هيجيين) . وتقوم
هذه القاعدة بالتحكم في الموجات الكهرومغناطيسية. وعندما نتعرض لدراسة انتشار
الضوء , فإننا نحل أي واجهة موحية محل مزيج من المصادر التي تم اضطرابها اعلي
الواجهة الموحية، حيث يشع الضوء في هذه المرحلة نقطة علي صدر الموجة واجهة الموجة
الأصلية واجهة الموجة الجديدة . وتمثل واجهة الموجة الموجودة علي الناحية الأخري
من الفتحة صدر الموجة الموضح بالأسفل , وذلك عندما يمر الضوء من خلال الفتحة
الصغيرة , حيث يتماثل حجم الفتحة مع طول الموجة الضوئية. وينتشر الضوء علي حدود
الحائل أو العارض. ويعتبر هذا العارض هو ظاهرة انحراف الضوء.


 


التداخل


وتهاجر
موجتان أو أكثر في محيط الموجة المتوسطة بصورة مستقلة , كما تمر الموجات بعضهم من
بعض. ونلاحظ اضطراب بسيط في بعض المناطق حيث تتداخل الموجات
مع بعضها. وعندما تتداخل موجتان أو أكثر بعضها مع بعض , فان الإزاحة الناتجة تعد
متساوية مع عمليات العزل الفردية. فإذا تداخلت الموجتان مع بعضهم لبعض بمقدار سعات
متساوية, بمعني أن , إذا واجهت قمة الموجة اعلي القمة وإذا قابل جوف الموجة جوف
الموجة الأخر, فإننا سنلاحظ علي التو الموجة الناتجة عن هذا التداخل بمقدار سعتين .
كما أنة لدينا تداخل استدلالي .وإذا كانت الموجتان المتدخلتان خارج المرحلة بشكل
كامل , بمعني أنة , إذا واجهت قمة الموجة جوفها , فان الموجتان سيقومان بإلغاء كل
موجة تعتبر خارج المرحلة بشكل كلي . ولذلك فإننا لدينا تداخل مدمر ومهلك.


 


الفتحة
المزدوجة


 


وإذا كان
الضوء ساقطا علي العارض الذي يشتمل علي فتحتان صغيرتان جدا , فان المويجات الصادرة
من كل فتحة ستقوم بالتداخل وراء الحائل . كما أنة إذا سمحنا بسقوط الضوء علي
الشاشة التي تقع وراء العارض , فإننا سنلاحظ نوعا من الخطوط اللامعة وأيضا المظلمة.
كما يعرف هذا النوع من الخطوط اللامعة والمظلمة بالنمط الهامشي . بينما تشير
الخطوط اللامعة والساطعة للتداخل البناء والاستدلالي , فان الخطوط المظلمة
والداكنة تشير إلي التضارب المدمر والهدام. الشكل( فتحات – شاشة)


 


الفتحة
الفردية


 


وعندما يمر
الضوء من خلال الفتحة الفردية الذي يبلغ عرضها بنفس طول الموجة الضوئية , فإننا
سنلاحظ انحراف ضوئي في الفتحة الفردية التي يمر الضوء من خلالها. وتخبرنا قاعدة (هيجيين)
بأننا من الممكن أن نعتبر كل جزء من الفتحة هو فتحة يصدر منها الموجات . وتتداخل
هذه الموجات بعضها مع بعض لإنتاج نموذج من انحراف الضوء أو انكساره. وربما يحدث
تضارب مدمر عندما يغادر الضوء الفتحة في اتجاه معين , ويحدث هذا التضارب بين
الأشعة اعلي حافة الفتحة (شعاع رقم 1), وبين الأشعة الوسطى(الأشعة رقم 5). وإذا
تضارب هذان الشعاعان بشكل مدمر , فتتداخل أيضا الأشعة الثانية والسادسة , والثالثة
, والسابعة , والرابعة , والثامنة مع بعض. وعلاوة على ذلك , فان الضوء الصادر من
وسط الفتحة يتضارب بعضه مع بعض بشكل مدمر , ويقوم بإلغاء الضوء المنبثق من النصف
الأخر من الفتحة. ويتوسط الشعاع الأول والخامس طول الموجة خارج المرحلة وذلك إذا
كان ينبغي أن يغادر الشعاع الخامس بدلا من الشعاع الأول نصف طول الموجة


 


كما نحتاج
لتضارب مدمر لإنتاج أول هامش مظلم . وبالإضافة إلي ذلك يتم إنتاج الهوامش المظلمة
الاخري في نوعا من الانحراف أو الانكسار الضوئي وذلك عن طريق الفتحة الفردية حيث
توجد المظلمة.تلك الهوامش المظلمة علي زوايا θ


 


وإذا تم
عرض نوع التدخل والتضارب علي شاشة ذات مسافة (L)
من هذه الفتحات , فأنة من الممكن إيجاد طول الموجة من خلال مسافات الهوامش