الضوء
Copyright © 2021
الضوء
.jpg)
ما الضّوءُ؟
الضوء طاقة وليس مادّة، ويختلف الضوء عن الحرارة، وعلى الرغم مِنْ أنَّنا نراهما مقترنين، فنحن نرى الأشياء، ونهتدي إلى الأماكن، ونتعرَّف على الأشخاص بواسطة الضوء.
,الضوء مصدر الألوان في عالمنا.
مَصادِرُ الضّوءِ – أجْسامٌ مُضيئَةٌ وأجْسامٌ عاكِسَةٌ للضوءِ
في الطَّبيعَة نَوْعان مِنَ الأجسام، الأجسام المُضيئَة بنفسها،
كالشمس وسائر النُّجوم، والمِصْباح الكهربائيّ، وجَمَرات
النار في المَوْقد، والشُّموع المُشْتَعِلَة.
وهناك أجسام تعكس الضوء فقط، وإنْ بَدَت مُضيئَة،
كالقَمَرِ، وهو جسم مُظلم بنفسه، ولكنّه يبدو لنا مُضيئًا
عندما ينعكس عليه ضوء الشمس، فيعكس جُزْءًا مِنْ هذا
الضوء إلى الأرْض، لتُصبح لَيالي الأرْض المُظلمة مُقْمِرَة.
الكَواكِب السَّيّارة أيْضًا هي مِنْ هذا النَّوْع الثاني مِنَ
الأجسام، كالمِرّيخ والزُّهْرة والأرض ..كُلّها تعكس ضوء
الشمس فقط. ومَنْ يَقِف فَوْق القَمَر مَثلًا سَيَرى أرْضَنا
مُضاءَة عندما تُواجِه الشمس.
أضْواء طَبيعِيَّة وأضْواء صِناعِيَّة
والأجسام المُضيئَة بنفسها تَنْقَسِم هي أيْضًا إلى قِسْمَيْن:
أضواء طَبيعيَّة كَضوء الشمس والنُّجوم،او ضواء صِناعِيَّة (إصطناعِيَّة)، كَضوء مِصباح الكهرباء،
والشَّمْعَة المشتعلة، والجَمْرَة.
والحَقيقَة أنَّ الشمس هي المَصْدَر الأساسيّ للضوء على كَوْكَب الأرْض، وإنْ لم تَكُن الوَحيدة،
وأحيانًا بشكِل غير مُباشَر. فَلَوْلا الشمس ما نَبَتَتِ الأشجار، وما أمْكَن الحُصول على الخَشَب
والفَحْم، وما كانت الجَمَرات. وهُنا نَرى كيف تحوَّلَتِ الطاقة الضوئِيَّة للشَّمْس إلى طاقَة
كيميائيَّة جعلت الأشجار تَنْمو، وعند حَرْقِ الأخْشاب تُعطي طاقة حراريَّة وطاقة ضَوْئِيَّة.
.jpg)
ألْوان الطَّيْف
قد يَبْدو لنا ضوء الشمس أبيض، وفي الصُّوَر والكُتُب
نَراه أصفر، ولكِنْ عِنْدَما ينكسر فَوْقَ الغُيوم في يَوْم
ماطِر، فإنَّنا نرى مجموعة مِنْ ألْوان قَوْس قُزَح
الجميلة والمُتَنَوِّعَة.
إنَّ ضوء الشمس مُؤلَّف مِنْ مَجموعة مِنْ ألْوان قَوْس
قُزَح. بَلْ إنَّ قَوْس قُزَح نفسهُ ما هو إلّا ضوء الشَّمس
وقد انكسر فَوْقَ الغُيوم، وتَوَزَّع إلى أجزاء. يُمْكِنُنا أنْ
نَرى ذلِكَ يحدثُ أيْضًا عندما يخترق الضوء مَنْشورًا
زُجاجيّا، أو حِلْيَة زُجاجيَّة عَديدة الأوْجُه، فَتَظهر في
الجِهَة المُقابِلَة ألْوان قَوْس قُزَح.
أَلْوان حَوْلَنا
ضوء الشمس أبيض، ونحن لا نرى الأشياء نَهارًا إلّا بعد أنْ يَنْعكِسُ ضوء الشمس على هذه الأشياء
ومِنْها إلى أعْيُننا. فَلِماذا إذَنْ لا نرى جميع الأشياء بَيْضاء؟
الجواب يَكْمُن في الأشياء نَفْسها، فنَحْن نرى الزَّهْرة حمراء، لأنَّ هذه الزَّهْرة بالذّات تبتلع (تَمْتَصّ)
جميع الألوان مِنْ خَليط الألْوان في الضوء، وتعكس اللَّوْن الأحْمَر فقط. أيْ أنَّ الشيء يَبْدو باللَّوْن
الّذي يَعْكسه فقط.
.jpg)
للون الأسود واللون الأبيض:
هناك أجسام تَبْتَلِع جَميع الألْوان ولا تَعْكِس أيَّ لَوْن، تِلْك هي الأجسام السَّوْداء. السَّواد يُشيرُ إلى
انْعِدام اللَّوْن، حَيْث أنَّ الشَّيْء الأسْوَد يَبْتَلِع جميع الألْوان، فلا يَبْقى مِنْها شيء، فتَرى أعْيُننا شيئًا
نُسَمّيه إصْطِلاحًا اللَّوْن الأسْود.
وهناك أجسام تعكِسُ جَميع الألْوان، فَتَرْتَدّ إلَيْنا الأشِعَّة المُرْتَدَّة مِنْها كامِلَة غَيْر مَنْقوصَة، أيْ بَيْضاء.
وهكذا نَسْتَنْتِجُ أنَّ اللَّوْن الأبْيَض هو خَليط جَميع الألْوان.
دولاب نيوتن
اذا كان المَنْشور الزُّجَاجِيّ يُفَرِّق الألْوان الَّتي تُكَوِّن ضوء الشمس، كَما رأيْنا، فإنَّ دولاب نيوتن
يَعود ويَجْمَعها مَرَّة ثانِيَة. التَّجْرِبَة التالية قامَ بها العالِم الإنجليزيّ نيوتن (القَرْن الثامِن عَشَر)،
والّتي بَيَّنَ فيها أنَّ خَلْطَ ألْوان الطَّيْف يَنْتُجُ عنه اللَّوْن الأبْيَض.
ألْوان الطَّيْف الأساسِيَّة
ثلاثة مِنْ ألْوان الطَّيْف أساسِيَّة وهي: الأحمر، الأزرق، الأصفر.
ألوان الطَّيْف الأخرى نَستطيع الحُصول عليها مِنَ امْتِزاج اثنَيْن مِنْ هذه الألْوان الثلاثة. مثلًا:
الأزرق + الأصفر = الأخضر.
الأصفر + الأحمر = البرتقاليّ.
الأزرق + الأحمر = البنفسجيّ.
كَيْف يَتكوَّن قَوْس قُزَح
تَنْشَأ ظاهرة قَوْس قُزَح نتيجة انكِسار ضوء الشمس على قَطَرات الماء أوِ البُخار في الغُيوم.
ويُمْكِن أنْ يَتْكوَّن في الشَّلّالات عندما تَكون الشمس خَلْف الناظِر المُقابِل للشَّلّال. في بِداية الأمر
ينكسر الضوء عِنْد اصطِدامِهِ بِقَطَرات الماء، ثُمَّ ينعكس داخِله، وينكسر مَرَّة أُخرى عِنْدَ خُروجِه
مِنْها.
كَيْفَ يَنْتَشِر الضوء؟
يَنْتَشِر الضوء بخُطوط مُسْتَقيمَة. ولَوْ أضأتَ فانوسًا يَدَوِيًّا في غرفة مُظلِمَة، فَسَتَرى الضوء يتَّجِه إلى
المكان الّذي تُسَلِّط عليه الضوء بِخَطّ مُسْتَقيم. ولو كان في الغرفة دُخّان مثلًا، فَسَتَرى حُزْمَة الضوء
الخارِجَة مِنَ المِصْباح مِنْ مَكان وُقوفك إلى الجِهَة الأُخرى.
ولكن لَوْ وَضَعْنا شَمْعَة في غرفة مُظلِمَة لَرأيْنا أنَّ ضوء الشَّمْعَة انْتَشَر في جَميع أرْجاء الغُرْفَة. مِمّا يعني أنَّ الضوءيَنْتَشِر في كافَّة الأرْجاء, ولكن بخُطوط مُسْتَقيمَة.
.jpg)
اِنْعِكاس الضوء في المِرآة
تَعْكِس المرآة بِسَطْحِها الصَّلب اللّامع الضوء.
ولكي ترى ذلك، اِحْمِل مرآة صغيرة، وقِفْ في يَوْم مُشْمِس بالقُرْب مِنْ جِدار.
وَجِّهِ المرآة بِحَيْث ترى أشِعَّة الشمس مِنْ خلالها. حَرِّك المرآة بحيث تسقط أشِعَّة الشمس على
الجِدار.
ماذا يَحْدُث عِنْدما تُحَرِّك المرآة؟
يُقال أنَّ الحَكيم اليونانيّ أرخميدس، قَدْ أحْرَق سُفُن الأعْداء في البَحْر، بأنْ سَلّط عليها أشِعَّة
الشمس الحارِقَة، مِنْ عِدَّة مَرايا نَصَبَها على الشاطِئ.
.jpg)
حَقائِق حَوْل المِرآة
1- عِنْدما يَصْطَدِم ضوء بِمِرْآة، فإنَّهُ يَرْتَدّ إلى الوَراء، بِنَفْس الزاوِيَة الَّتي سَقَطَ فيها فَوْق المِرآة.
(زاوية 1 = زاوية 2 في الشَّكْل)
2- المرآة تَعْكِس اليَمين واليَسار، فإذا وقَفْتَ أمام مِرآة، فإنَّ يَدَك اليُسْرى – الّتي تَحْمِل الساعَة –
سَتَكون اليَد اليُمْنى لصورتك في المِرْآة. ولِهذا السَّبَب كان ليوناردو دافنشي الرسّام الإيطاليّ الشهير
يكتب رَسائِله السِّرِّيَّة بالمَقْلوب (مِنَ اليَمين إلى اليَسار)، فإذا عَكَسها في مِرآة بَدَت طَبيعِيَّة.
.jpg)
ينتشِر الضوء بِخُطوط مستقيمة خِلال الفَراغ، ولكنْ عندما يَصْطَدِم بِموادّ مختلفة، فإنَّ أمورًا كثيرة يمكن أنْ تحدُث.
– يمكن للضوء أنْ يَرْتَدَّ إلى الوراء، أيْ ينعكس (كما في المِرآة)، بنفس الزاوية الّتي سقط بها.
– يُغَيّر اتِّجاهَه (كما في الماء).
– ينكسر إلى أجزاء تتَبَعثر في كافَّة الِاتِّجاهات (كما في المَنْشور الزُّجاجِيّ).
– يُبْتَلَعُ ولا يخرج مِنَ الجهة الأُخرى (كما في القُماش، حيث يبتَلِع القُماش الأخضر الضوء ما
عَدا الجزء الأخضر مِنْه).
– يَنْفُذ كُلِّيًّا ويخرج مِنَ الجهة الأخرى (كالزُّجاج الشَّفّاف).
– يَنْفُذ جُزْئِيًّا (كما في الزُّجاج شبه الشفّاف، أو أنواع مِنَ البلاستيك، الّتي تسمح لِجزء مِنَ
الضوء النَّفاذ مِنْ خِلاها).
|
الضوء ومَنْشور زُجاجِيّ إلى عِدَّة أقسام، هي ألْوان الطَّيْف، أو ألْوان قَوْس قُزَح. |
.jpg) |
ظاهرة قَوْس قُزَح
هكذا تنشأ ظاهرة قَوْس قُزَح عند اصطدام ضوء الشمس بقَطَرات الماء أوِ البُخار في الغُيوم.
أو في الشَّلّالات عندما تَكون الشمس خَلْف الناظِر المُقابِل للشَّلّال.
الضوء والمَوادّ القاتمة
لا يستطيع الضوء النَّفاذ مِنْ خِلال حاجِز أسْوَد، لأنّه يَبْتلِع الضوء، ولا يَعْكِس مِنْه إلّا القليل.
وبالمُقارَنَة مَعَ حاجِز أحمر اللَّوْن مثلًا، فإنَّ الأخير يَبْتلِع كلّ الضوء ما عَدا الأحمر الّذي يَعْكسه، فَنَرى
الحاجِز أحمر.
في الحالَتَيْن لا يَنْفَذ الضوء مِنْ خِلال الحاجِز غَيْرَ الشَّفّاف، سَواء كان أحمر أو أسود، أي أنَّنا لا
نتمكَّن مِنْ رؤية الأجسام مِنْ خلال الأجسام القاتمة.
الحِجارَة، المَعادِن، التُّراب، كُلّها موادّ قاتِمَة وغَيْر شَفّافة، ولا تسمح لأيّ جزء مِنَ الضوء النَّفاذ مِنْ
خلالها، بَل هِيَ تَبْتلِع مُعْظَمَه، وتَعْكِس جُزْءًا مِنْ هذا الضوء الّذي بِلَوْنِها.
الضوء والزُّجاج الشَّفّاف وشبه الشَّفّاف
الزُّجاج الشَّفّاف يَسْمَح للضوء أنْ يَمُرّ مِنْ خِلاله، وكذلك الماء الصافي. الزُّجاج شبه الشَّفّاف، والماء
العَكْر، يَسْمَحان للضوء بالمُرور مِنْ خِلالهما، ولكنّهما يُبَعْثِرانه. فإذا كُنْتَ ترى شَخْصًا خَلْف هذا
الزُّجاج رأيْتَ صورَة مُشَوَّشَة عَنْه.
مِنَ المَوادّ شبه شَفّافة بَعْض أنواع البلاستيك كالنايلون. إنَّكَ تستطيع أن تَرى الأشياء مِنْ خلالها،
ولكنَّك لا تستطيع أنْ ترى بِوُضوح، بِسَبَب بَعْثَرَتها للضوء، كما قُلْنا.
.jpg)
يَتَكَوَّنُ الظلّ عندما يعترض جسمٌ الضوءَ في انتشاره.
إنّنا نرى في يوم مشمس ظلّنا على الأرض ونحن في الخارج، وظلّ الشجرة، وحتّى ظلّ الغيوم على
الأرض. ويكون الظلّ أكثر وضوحًا وتحديدًا عندما يكون الجسم المعترض جسمًا قاتِمًا، فَإِنْ كان شفّافًا
ككيس نايلون مثلًا، فإنّ ظلّه يكون أقلّ حدّة ووضوحًا.
ظلّ الأشياء لا يكون قاتِمًا تمامًا في العادة، بل نستطيع رؤية الصخرة الّتي وقع عليها ظلّ شجرة مثلًا.
والسبب أنّ الضوء يصل إلى المنطقة المظلّلة مِنْ خلال انعكاسه على أجسام أُخرى قريبة مِنَ الشجرة.
ويحمل الظلّ شكل جسم صاحب الظلّ، وإن اختلف معه طولًا وحجمًا، وهذا يتعلّق بموضع الجسم
مِنْ مصدر الضوء، والزاوية الّتي يسقط فيها الضوء فوق الجسم.
البيروسكوب
«البيروسكوب» أو «المِئْفاق»، هو أنْبوب طَويل مَعَ مَرايا عاكِسَة،
كان يَسْتَعْمله الجُنود في الخَنادِق لرِؤيَة ما يَدور على سَطْح الأرض
مِنْ أحْداث، دونَ أنْ يَضْطَرّوا للخُروج مِنْ خَنادِقِهم.
فلكي يرى حامل البيروسكوب الطابة واللّاعب في الشكل، يُدْخِل ضوء
مِنَ الخارج إلى مرآة في زاوية البيروسكوب العليا، وهذه المرآة تعكس
هذا الضوء إلى مرآة في أسفل البيروسكوب فيَصِل للعين.
كيف نرى الأشياء؟
نحتاج الضوء لكي نرى الأشياء. في الماضي اعْتَقدوا أنّ العَيْن هي
الّتي تصدر شُعاعًا مِنَ الضوء إلى الشيء الّذي أمامنا فنراه.
الحسن بن الهيثم وهو عالِم وُلِدَ في البَصْرة في العِراق (965 م)،
خالَفَ هذا الاعْتِقاد، وقالَ بأنَّنا نَرى الشيء بعد أنْ يَرْتَدّ الضوء
الساقِط على الشيء مِنَ الشمس أو المصباح، إلى أعْيُنِنا، ومِنْ
هناك تحمله أعصاب العَيْن إلى المخّ.
فعندما نقرأ في الكِتاب مثلًا، تحت ضوء المصباح، فإنَّ ضوء
المصباح الساقِط على الصفحة يَرْتَدّ على أعْيُنِنا، فَنَرى الصَّفْحة
والسَّطْر والكَلِمات.
اِنْكِسار الضوء
يتقدّم الضوء في خَطّ مُسْتَقيم، ولكن عِنْدَما يَعْبُر مِنَ الهَواء إلى الماء أو الزُّجاج، أيْ مِنْ مادَّة شَفّافة
إلى مادَّة أقَلّ شَفافِيّة، فإنَّه يُغَيِّر اتِّجاهه. هذا التَّغْيير في الِاتِّجاه يُسَمّى انْكِسار الضوء.
.jpg)
تصل إلَيْنا الطاقة الشمسِيَّة على شكل طاقة حَرارِيَّة وطاقة ضَوْئِيَّة. ولِكُلّ واحِدة مِنْ شَكْلي الطاقة
هذه أهَمِّيَّة حاسِمَة على حَياة الناس والكائِنات الحَيَّة عامّة. فَلَوْلا الضوء لما اسْتَطاعت النَّباتات
تَكوين غِذائها والنُّموّ، ولما وَجَد الناس والحَيَوانات ما يأكلونه.
النَّباتات هي المُنْتِجُ الطَّبيعِيّ والأساسيّ لِغِذاء الكائِنات الحَيَّة، في عَمَلِيَّة تُسَمّى التَّمْثيل الضَّوئيّ
(الكلوروفيليّ).
تَجري عمَلِيَّة التَّمْثيل الضوئيّ في الأوْراق الخَضراء للنَّبات. فالنَّبات «يَقْتَنِص» ضوء الشمس، لِيُحَوِّل
الماء وثاني أكسيد الكَرْبون إلى سُكَّر وأوكسجين، بمساعدة مادَّة كيميائِيَّة توجد في أوراق النَّبات
تُدْعى «الكلوروفيل».
أيْ أنَّ 4 موادّ يحتاجها النبات لعَمَلِيَّة التَّمْثيل الكلوروفيلّي هي: ضوء الشمس، الماء، ثاني أكسيد
الكَرْبون، مادّة الكلوروفيل. بَيْنما الموادّ الناتِجَة هي: السُّكَّر والأوكسجين.
ويَحْتَفِظ النَّبات بالسُّكَّر على شَكْل نَشا لكي يُخَزِّنَهُ.
.jpg)
Published: Nov 9, 2021
Latest Revision: Nov 9, 2021
Ourboox Unique Identifier: OB-1224170
Copyright © 2021
Skip to content