بحث حول الإنعكاس والإنكسار للضوء

بحث حول الإنعكاس والإنكسار للضوء

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

</IMG>

<BLOCKQUOTE class="postcontent restore">

الضــوء

]الانعكاس والانكسار والامتصاص. عندما يصل الشعاع منالضوءإلى سطح يفصل بين نوعين من المواد مثل الهواء والزجاج،يمكن أن تحدث له عدة أشياء. فجزء منالضوءيمكنه أنينعكس من السطح بينما يمر جزء خلال السطح. أماالضوءالذي يدخل الوسط الثاني فينكسر (يغير اتجاه مساره) بالإضافة إلى إمكانية امتصاص جزءمنالضوءبوساطة الجزيئات التي على السطح أو داخل الوسطالثاني.
وتسمحالمادة الشفافة بمرور الأشعة الضوئية دون خلطها، وعليه يمكن الرؤيةمن خلالها. أما المواد شبه الشفافة فهي أيضًا تسمح لأشعةالضوءبالمرور خلالها، ولكنها تؤدي إلى اختلاط الأشعةالضوئية، ولذلك لا تمكن من الرؤية بوضوح خلال هذه المواد. أما المواد غير الشفافةأو المعتمة فإنها تمنعالضوءمن المرور.

يشبه انعكاس الضوءعلى سطح ارتداد كرة البلياردو عند طرف منضدة البلياردو. تخيل خطًا عموديًا على سطح الانعكاس. مثل هذا الخط يسمىالعموديوتسمىالزاوية المحصورة بين مسار الشعاع الساقط والعمودي زاويةالسقوط. ويكونالشعاع المنعكس نفس الزاوية بالنسبة للعمودي مثل الشعاع الساقط، ولكن من الجهةالأخرى من العمودي. ويعمل الانعكاس بنفس الطريقة حتى وإن كانت الأسطح خشنة. فأيمكان ينعكس الشعاع من سطحه، فإن الزاوية التي تكون مع العمودي عند نقطة السقوطتساوي زاوية السقوط.
عندما ينعكسالضوءمن سطح أملس، فإن جميع أشعتهتنعكس في نفس الاتجاه. وعندما ينعكسالضوءمن سطح خشنفإن أشعته تنعكس باتجاهات عديدة. ذلك لأن الأعمدة عند جميع نقاط السقوط تشيرباتجاهات عديدة. لذلك يمكنك أن ترى صورتك في المرآة بينما لا يمكن أن تراها في قطعةمن الورق.
وعندما يمرالضوءخلالسطح، فإن سرعته تتغير ويحدث هذا لأنالضوءيسير خلالنوعيات مختلفة من الجزيئات، فمثلاً إذا مرّالضوءمنهواء إلى زجاج فإن سرعته تقل، وذلك لأن جزيئات الزجاج أكثر كثافة من جزيئات الهواء. وإذا دخلالضوءبأي زاوية ماعدا الزاوية القائمة، فإنالتغير في سرعةالضوءيغير اتجاه السير أو بمعنى آخرفإنالضوءينكسر .

وعندما يمر الشعاع من الهواء إلى الزجاج فإنه يميل باتجاه عمودي على السطح،ويعتمد مقدار الانحناء على نوعية المادة الداخل إليها الشعاع. ينكسرالضوءفي الأنواع الختلفة من الزجاج والبلاستيك بكمياتمختلفة. ويكسر الماسالضوءأكثر من الزجاجوالبلاستيك.
ولملاحظة الانكسار ضع قلم رصاص في كأس ماء وبعدها انظر إلى قلم الرصاص من أعلىومن جهة واحدة. يبدو القلم وكأنه انحنى عند سطح الماء. ويأتيالضوءمن الجزء الأعلى من القلم مباشرة إلى العين بينما يمرشعاع الجزء الأسفل خلال السطح الفاصل بين الماء والهواء الذي عنده ينكسر الشعاع،ولذلك يبدو كأنه يأتي من أسفل قلم رصاص منحنياً عند قمته. انظر: الانكسار.
تمتص المواد المعتمة ألوانا محددة منالضوء. فيبدوالكتاب المجلد بالأحمر والمعرَّض للضوء الأبيض أحمر، لأن الجزيئات التي على السطحتمتص جميع الألوان الأخرى للضوء. وتتغير الطاقة الممتصة منالضوءبسرعة إلى حرارة وتسخن السطح. وتمتص المواد الشفافةأيضًا ألوانًا محددة إذا كانت تحتوي على ألوان أو أصباغ.
الفوتونات. اقترح العالم الفيزيائي الألماني المولد ألبرتأينشتاين في سنة 1905م نموذجًا للضوء، وهو مفيد تمامًا مثل النموذج الموجي. يتصرفالضوءفي بعض التجارب كما لو أنه جسيمات، ونسمّي هذاالنوع من الجسيمات الآنالفوتونات. وفي نموذج أينشتاين فإن شعاعالضوءهو المسار الذي يسلكه الفوتون. فمثلاً عندما يرسلالمصباح شعاعًا منالضوءخلال غرفة مظلمة فإن شعاعالضوءيتألف من عدد كبير من الفوتونات، وكل واحد منهايسير في خط مستقيم. فهلالضوءموجات أو جسيمات؟ فيمايبدو، لا يمكن أن يكون النموذجان معًا، لأن النموذجين مختلفان تمامًا. وأفضل إجابةأنالضوءلا هذا ولا ذاك. ويتصرفالضوءفي بعض التجارب كما لو أنه موجة، وفي بعضها الآخر كمالو أنه جسيمات. وللضوء في الفراغ سرعة واحدة، بعكس الأنواع الأخرى من الموجات، وهيأقصى سرعة ممكنة لأي شيء. ولا يفهم العلماء كنه هذه الحقيقة. والحقيقة التي تنص علىأنالضوءفي الفراغ يملك سرعة واحدة هي واحدة من أسسالنظرية النسبية لأينشتاين..
عندما يدخلالضوءمادة مايصطدم بالذرات التي تعطلسيره، إلا أنه يسير بسرعته المعتادة بين ذرة وأخرى.
الموجات الكهرومغنطيسية. يسمىالضوءموجات كهرومغنطيسية لأنه يتألف من مجالكهربائي وحقل مغنطيسي. ويطلق مصطلحالضوءعادةعلىالموجات الكهرومغنطيسيةالتي يمكن أن نراها فقط. ويجب أن يحتويالضوءالمرئي، على قيم أطوال موجية في نطاق محدود وضيق يسمىالطيف المرئي. ويملكالضوءالبنفسجي أقصرالأطوال الموجية التي يمكن أن تُرى، بينما يملكالضوءالأحمر أطول طول موجي، وتقع بين هذين بقية الألوان الأخرى من الطيف، وكل واحد لهطول موجي خاص. وبرؤية هذه الألوان جميعها في نفس الوقت فإنها تبدو بيضاء اللون. ويحتوي ضوء الشمس على جميع هذه الألوان. وهو أبيض، ولكن عندما يمر خلال شكل خاصشفاف وصلب نسميهالمنشورفإن الألوان تنفصل ويمكن عندئذ رؤيتها.

ويكون الطيف المرئي جزءًا صغيرًا فقط من النطاق الكامل للموجات الكهرومغنطيسية. وتُسمى الموجات التي لها أطوال موجية قصيرة جدًا وأقل بقليل من أن ترى بالموجات فوق البنفسجية.وتسبب هذه الأشعة السَّفْع وحروق الشمس وسرطان الجلد. وتسمى الموجات التي لها طول موجي أقصر من الشعاع فوق البنفسجيالأشعةالسينية، وبإمكانها اختراق جسم الإنسان. ويستخدم الأطباء وأطباء الأسنان هذهالأشعة لرؤية ما بداخل الجسم. أماأشعة جامافلها أطوال موجية أقصر منالأطوال الموجية للأشعة السينية وتنتج من التفاعلات النووية مثل التي تحدث فيالشمس.
والموجات التي لها طول موجي أكبر بقليل من الأطوال الموجية للضوء الأحمر تُسمىالأشعة تحت الحمراء. وعندما تقف تحت أشعة الشمس المشرقة أو أمام نار فإنكسوف تشعر بدفء تام وذلك بسبب تعرضك للأشعة تحت الحمراء. والموجات الدقيقة(الموجات المتناهية الصغر أو المايكروويف) والراديويةلها أطوال موجيةأطول من الموجات تحت الحمراء ويسلِّط فرن الموجات الدقيقة (المايكرويف) موجاتهالدقيقة على الطعام لتسخينه ويسلط الشرطي المسؤول عن وحدة الرادار موجات دقيقة علىالسيارة القادمة لقياس سرعتها. وترسل برامج وهيئات محطات الراديو والتلفاز الموجاتالراديوية.
ينفصل ضوء الشمس إلى ألوانه المختلفة بوساطة المنشور الذي يعطيطيفًامستمرًا. ويمتزج الطيف تدريجيًا من اللون إلى اللون الذي يليه من البنفسجي إلىالأحمر. ومعظم المصادر الأخرى لا تستطيع أن تنتج طيفًا مستمرًا. فمثلاً يمكن لمصباحإنارة الشوارع أن يعطي اللونين الأصفر والأزرق وبعض الألوان المعتمة، ولكنها تحتويأيضًا على مناطق مظلمة في طيفها. وتُنتج هذه الألوان من ذرات محددة في الغازالموجود داخل المصباح. فمثلاً يأتيالضوءالأصفر منذرات الصوديوم، وكل نوع من الذرات يمكنه أن ينتج ألواناً محدودة فقط. ويمكن للعلماءأن يعرفوا ما أنواع الذرات التي تؤلّف مصدرالضوءبوساطة ملاحظة الألوان الموجودة فيالضوء. وتسلطالألوان خلال جهاز يُسمىمقياس الطيف لفصل الألوان. ومقياس الطيف منشوربسيط، وقد يكون جهازًا أكثر تعقيدًا. ويحتوي الطيف في بعض الأحيان على فجوات وذلكلأن ضوء المصدر يكون قد سار خلال غاز والذي بدوره يمتصّ ألوانًا محددة. فمثلاًبتسليط ضوء الشمس خلال مقياس طيف عالي الجودة فإن طيفه سوف يحتوي على الآلاف من هذهالفجوات. فالضوءالناتج من الشمس سوف يمر خلال الفضاءالخارجي للشمس حتى يصل إلى الأرض. وكل نوع من الذرات في المحيط الشمسي يمتص ألوانًامحدودة، وبوساطة معرفة ما هي الألوان التي اختفت، يحدد العلماء نوعية الذراتالموجودة في المحيط الشمسي.

</BLOCKQUOTE>