نقل الصورة بواسطة الضوء (الالياف البصرية)

نقل الصورة بواسطة الضوء:

الضوء ، بصفة عامة، هو نطاق الموجات الكهرومغناطيسية Electromagnetic Waves، التي يمتد ترددها من الحيز الترددي للأشعة السينية، أو أشعة إكس X Rays، إلي حيز تردد الأمواج الدقيقة Microwaves، وهي تلك الأشعة التي تثير وتستحث الخلايا البصرية، وتحدث الإحساس، الذي يُطلق عليه "الرؤية".

والأشعة الضوئية ذات طبيعة مزدوجة، فهي تتكون من جسيمات صغيرة، ذات كم محدد من الطاقة، يطلق عليها الفوتونات Photons، وفي الوقت نفسه، من موجات كهرومغناطيسية مستعرضة Transversal Electromagnetic Waves. وتفسر الطبيعة المزدوجة للأشعة الضوئية، تفاعلات الضوء الكيميائية والطبيعة، وكما تفسر الخواص الفيزيائية المختلفة لانتشار الضوء.

فالضوء ينتشر في مسارات مستقيمة، إلي أن يصطدم بسطح أو جسم، فيرتد، أو ينحرف، متخذاً مساراً جديداً، ولكن يظل المسار الجديد، خطاً مستقيماً؛ وهذه الخاصية للضوء، لها مظاهر عديدة، أهمها ظاهرة الظل، التي استغلها القدماء في بناء المزولة، التي تحدد الوقت من النهار، بناء علي طول الظل واتجاهه.

فخط الرؤية المباشر، هو الخط الموصل بين الجسم المرئي والعين، أو وسيلة الرؤية المستخدمة، وهو خط مستقيم؛ ولكن إذا وُجد حائل غير منفذ لأشعة الضوء، بين الجسم المرئي، ووسيلة الرؤية، فإنه يستحيل رؤية الجسم المعني، ويقال عنه إنه محجوب عن الرؤية؛ وقد ظلت هذه المشكلة موضع دراسة، ومجالا لاستثارة العلماء، لإيجاد وسيلة تتيح الرؤية خلف الحواجب والسواتر، أو في الأماكن والمواضع، التي يستحيل وصول الشعاع الضوئي إليها، أو التي يستحيل أن يربط بينها وبين وسيلة الرؤية، خط مستقيم.

ولجأ العلماء إلي وسائل عديدة ومتنوعة، للتغلب علي هذه المشكلة، اعتمد بعضها علي خصائص طبيعية أخري لانتشار الضوء، واعتمد بعضها الآخر علي تحويل طبيعة الموجات الضوئية، إلي موجات ذات طبيعة أخري، لها مزايا ومواصفات انتشار أخري، لتصل إلي وسيلة الرؤية، حيث يعاد تحويلها مرة أخري إلي أشعة ضوئية، لإحداث التأثير البصري.

ومن أمثلة وسائل نقل الصورة، التي تعتمد علي خاصية الانعكاس، استخدام المرايا المستوية، أو المستوية والكروية، في تكوينات مركبة؛ مثل المرايا التي يستخدمها الطبيب لرؤية الأسطح الداخلية للأسنان داخل الفم، ومنها كذلك المرايا العاكسة، التي يستخدمها سائقو السيارات. ومن التكوينات المركّبة جهاز البريسكوب Periscope، الذي تستخدمه الغواصات لنقل صورة البيئة المحيطة بها إلي داخلها، وهي غاطسه إلي عمق البريسكوب.

ومن الحالات التي حوّلت فيها الأشعة الضوئية، إلي أنواع أخري من الموجات ذات الخواص المخالفة لخواص انتشار الضوء، الحالة التي استخدمت فيها كاميرا تلفزيونية صغيرة، أدخلت من خلال ثقب صغير في سقف إحدى المقابر الفرعونية، لنقل صورة شاملة عن كل ما هو موجود في المقبرة قبل محاولة فتحها؛ فهذه الكاميرا التلفزيونية تحول الأشعة الضوئية إلي إشارات كهربية، تنتشر خلال سلك التوصيل المتصل بالكاميرا الصغيرة، إلي جهاز استقبال خاص، يعيد إنتاج الصورة الموجودة أمام الكاميرا، علي شاشة عرض خاصة.

هذه الأساليب لنقل الصورة، لا تحقق النجاح الكامل في جميع الأحوال، وتحت مختلف الظروف؛ فالأساليب التي تعتمد علي مواصفة انعكاس الضوء، تحتاج مكونات ذات أحجام كبيرة نسبيا، ترتبط ارتباطاً وثيقاً بأبعاد الأجسام المراد رؤيتها، والمسافة بين الرائي والجسم المرئي، وهذا الأمر لا يجعل استخدام هذا الأسلوب مناسباً لبعض الحالات، التي يمثل فيها الحجم قيداً رئيسياً، مثل محاولة الرؤية من خلال ثقب دقيق، لا يزيد قطره علي أجزاء من المليمتر.

قيد آخر يحد من استخدام أسلوب نقل الصورة، الذي يعتمد علي مواصفة انعكاس الضوء، وهو الوضع النسبي بين المرئي والرائي؛ فكل وضع محدد بينهما، يلزمه تصميم محدد لتركيبة العدسات والمرايا. فإذا اختلف الوضع النسبي، يلزم تعديل المسافات والعلاقات بين مكونات التصميم، وفي معظم الأحوال يكون هذا التعديل غير ممكن.

إنّ الأسلوب الذي يعتمد علي تحويل الأشعة الضوئية، إلي نوع آخر من الموجات، لم ينجح في نقل الصورة في حالات خاصة؛ فإضافة إلي حجم المكونات الكبير نسبياً، وحاجتها إلي تصميم هندسي خاص، يرتبط بطبيعة الجسم المرئي والظروف المحيطة به، وكذلك الوضع النسبي بين الجسم المرئي والرائي. وكما تحتاج هذه الوسائل إلي مصدر للطاقة الكهربية لتعمل، ويصدر عنها بعض أنواع الإشعاع، التي قد تضر بالجسم المرئي أو تغير من مواصفاته، مثل حالة نقل الصورة من حبل النخاع الشوكي، أو تفتيش مكان، به مكونات تتلف عند تعرضها للإشعاع.

وقد نجح المنظار الضوئي للألياف البصرية، في التغلب علي معظم هذه المشاكل. فهو قادر علي النفاذ من فتحات دقيقة جداً، ولا يحتاج إلى تعديل التصميم كلّما اختلف الوضع النسبي الخاص بين الجسم المرئي والرائي؛ فالتصميم الواحد يصلح للعديد من المواقف المختلفة؛ وهو كذلك لا يحتاج إلى مصدر خاص للطاقة الكهربية لتحقيق وظيفة الرؤية[1]، كما أنه لا يصدر عنه أي نوع من أنواع الإشعاع.

كل هذا لا يعني أن المنظار الضوئي للألياف البصرية هو الوسيلة المثلي، أو الوحيدة، المناسبة، لنقل الصورة؛ ولكنه قد يكون الوسيلة المناسبة في أحوال خاصة، لا تصلح فيها الوسائل الأخرى. وفي بعض الأحوال قد تتزاوج أكثر من وسيلة في منظومة موحدة، لتنفيذ مهمة خاصة، مثل استخدام كاميرا تلفزيونية صغيرة مع المنظار، أو استخدام تركيبة من العدسات المكبرة معه. ولكن يظل الحجم المناسب للمكونات الإضافية، هو القيد الحاكم عند تصميم مثل هذه المنظومة.

شكرااااااااااااااااا موضوع راقي

عاشت الايادي شكرا على الموضوع المميز