الضوء

الضوء

الضوء

تعريف الضوء

الضوء هو طاقة ذات إشعاع، يشير بعض العلماء والمختصين إليها بأنها الإشعاع الكهرومغناطيسي، والضوء مرئي لعين الإنسان، وهو أساسي جداً للإنسان، فلا رؤية بدون الضوء، لأنه هو الذي يسبب لنا رؤية الأشياء من حولنا. الطول الموجي للضوء المرئي يتراوح ما بين 400 نانو ميتر - النانو ميتر هو جزء واحد من أصل مليار جزء من المتر – وبين 700 نانو ميتر، وهو يقع ما بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة الفوق بنفسجية. وهذا المدى هو تقريباً المدى المرئي للإنسان، والذي قدر على رؤيته غالبية الناس وفي غالبية الحوال التي يمر الإنسان بها. سرعة الضوء كبيرة جداً وهائلة، وتبلغ تقريباً 300 ألف كيلومتراً في الثانية الواحدة. وهذه القيمة تعد ثابتاً أساسياُ من ثوابت الطبيعة. وتعد إحدى أهم خصائصه التي يتميز بها ويتفرد بها. تعد الشمس المصدر الرئيسي للضوء الساقط على الأرض

  I.            مصادر الضوء :

         يساعد الضوء على الرؤية، بارتداده من المصدر إلى العين. وتقسم مصادره إلى طبيعية وصناعية. ويأتي الضوء الطبيعي من المصادر، التي لا يمكن التحكّم فيها، مثل الشمس والنجوم. ويأتي الضوء الصناعي من مصادر، يمكن التحكم فيها، كالشموع ومصابيح السيارات، والمصابيح الكهربائية.

كيف ينتج الضوء؟

1المصادر الضوئيّة الطبيعيّة:
تزوّدنا الطبيعة بكميّات وافرة من الضوء، فمن مصادر الضوء الطبيعيّة نذكر الشمس والقمر وكذلك وميض البرق. والشمس هي أقرب النجوم إلينا وهي كرة من الغازات المدوِّمة ترسل شواظها واندلاعاتها المتوهّجة عبر أرجاء الفضاء.
والنجوم الأخرى التي ترصع السماء في الليالي الصافية هي أيضا كرات من الغازات اللاهبة تبعث الحرارة والضوء، ولكنّها لبعدها السحيق تبدو فقط كنقط ضوئيّة متلألئة ترصع القبّة السماوية.

وفي الليالي الصافية المقمرة يزوّدنا البدر بنور يمكّننا من الرؤية بوضوح. والقمر غير منير بذاته فهو يعكس نور الشمس الواقع عليه نحو الأرض، فالشمس في الواقع هي المصدر الأساسي لنور القمر الطبيعي. لذا يعتبر القمر جسما مضاء منيرا ومثله بقيّة الأجسام العاتمة التي تتقبّل النور من مصدر طبيعي أو اصطناعي لتعكسه بدورها حتى تتم رؤية تلك الأجسام بوضوح. (طاولة، شجرة، حيوان).

والشمس هي أكبر مصدر ضوئي للأرض، وجميع الأشياء الموجودة على الأرض تعتمد على الطاقة الضوئيّة المستمدّة من الشمس.

2 – المصادر الاصطناعيّة:
أما مصادر الضوء التي هي من صنع الإنسان فمتعدّدة. وكان لهب الفتيلة أول هذه المصادر الاصطناعيّة، واليوم عمّ استخدام المصابيح الكهربائيّة العاديّة وأصبحت الإنارة الاصطناعيّة عنصرا أساسيّا في حضارة الإنسان المعاصر وطرق معيشه.
وهناك نوعان من مصادر الإنارة الاصطناعيّة :
النوع الأول: يعتمد تسخين جسم صلب أو سائل كما يحدث في المصابيح الكهربائيّة.
النوع الثاني: فهو يعتمد الفتيلة وسائلا يسخن مثل مصباح الزيت الروماني والشمعة والمصباح النفطي.                                                    
أما المكشاف فيعتمد الطاقة الكهربائيّة الكامنة ومصباحا كهربائيّا.

الضوء

§       يأتي الضوء كله من ذرات، حصلت على طاقة، إما بامتصاصها الضوء من مصدر آخر؛ وإما لاصطدامها بجسيمات أخرى. والذرة التي اكتسبت هذه الطاقة الإضافية، تُسمى مثارة. وهي تبقى، عادة، مثارة، لفترة قصيرة، ثم تهبط، بإعطاء الطاقة الزائدة ذرة أخرى، أو تبعث ضوءاً، يحمل الطاقة الزائدة. وتختلف كمية الطاقة اللازمة لإثارة الذرات، وكمية الطاقة المنبعثة منها على شكل ضوء، باختلاف الذرات.

IIالأوساط:

Ø    الأوساط الّتي يخترقها الضّوء.
تنقسم هذه الأوساط إلى ثلاثة حسب شفافيّة الجسم (هواء - سائل – صلب(

Ø    أوساط شفاّفة:
وهي الّتي تتعلق بالأجسام الشّفاّفة والّتي يجتازها الضّوء ويمكن الرّؤية من خلالها لبعض الأجسام (زجاج، ماء، كحول، هواء...).

Ø   
أوساط شافة:
وهي التي تتعلق بالأجسام الشّافة (بلاستيك، بلور مطروق، مسطرة من اللدائن، ضباب) والتي يجتازه الضوء جزئيا، وتصعب رؤية الأجسام من خلالها بوضوح.

Ø   
أوساط عاتمة (كامدة(
وهي التي لا يجتازها الضّوء ولا نرى الأجسام من خلالها (الخشب، الحديد، الورق المقوى، الثياب، الجدران..(.

Ø    الإنتشار المستقيمي للضوء
عادة، لا يمكننا رؤية الأشعة الضوئية عندما تنتشر في الهواء أو الماء... ومع ذلك، ففي بعض الحالات يمكن مشاهدة الأشعة إذا كان الوسط الذي تخترقه يحتوي على دقائق تشتت الضوء، مثل الغبار والدخان والضباب...
هذه المشاهدات وغيرها تبين أن الضوء ينتشر وفق خطوط مستقيمية، ويمكننا التأكد من ذلك عن طريق التجربة التالية:
تجربة:
- في مسار حزمة ضوئية نضع قطعتين من الورق المقوى لهما نفس الأبعاد تحتوي كل واحدة منهما على ثقب في نفس الموضع..
- نضع شاشة بعد قطعتي الورق المقوى كما هو موضح في الشكل..
- عندما يكون الثقبان والمنبع الضوئي على نفس الاستقامة، تظهر بقعة الضوء على الشاشة...
 - لا تصل الضوء إلى الشاشة إذا أزحنا إحدى القطعتين من مكانها...
استنتاج:
هذا دليل على أن الضوء ينتشر وفق خطوط مستقيمية..
نترتبط هاتان الظاهرتان أيضا بدوران القمر حول الأرض ودوران الأرض حول الشمس حيث تتغير أوضاع الشمس والقمر بصور دورية بالنسبة لكوكب الأرض . فقد يقع القمر بين الشمس والأرض ويحدث الكسوف الشمسى . وقد تقع الأرض بين الشمس والقمر ويحدث الخسوف القمرى .

v   كسوف الشمس :

ظاهرة طبيعية تحدث نهارا عندما يمر القمر بين الشمس والأرض وتكون الثلاثة أجرام على استقامة واحدة ويكون القمر قريبا نسبيا من الأرض .

v   خسوف القمر :

ظاهرة طبيعية تحدث ليلا عندما تقع الأرض بين الشمس والقمر ، وتكون الثلاثة أجرام على استقامة واحدة ، وبعكس الكسوف الشمسى الذى يحدث عند بداية الشهر القمرى يحدث الخسوف القمرى فى منتصف الشهر القمرى عندما يكون القمر بدرا .تيجة لذلك اختار الفيزيائيون تمثيل شعاع ضوئي بنصف مستقيم يحمل سهما يدل على منحى انتشار الضوء..

-IIIخصائص الضوء

هناك مجموعة من الخصائص التي يتميز بها الضوء عن غيره وهي: الانكسار: يحدث انكسار في الضوء عندما تغير الموجة الضوئية مسارها، وذلك عندما يتمّ انتقال هذه الموجة أثناء سيرها من مادّة تكون في المقدمة إلى مادة أخرى تأتي بعدها. الحيود والانتشار للضوء: تعتبر هذه الخاصية من أهمّ الخواص التي يتميّز بها الضوء، وذلك لأنّها تؤدي إلى وضوح في الضوء لعين الإنسان، فطبيعة الضوء هي موجات، لكنه عندما يعبر في فتحة صغيرة وضيقة، يحدث انتشار من الجهة المقابلة والأخرى كما يحصل في الموجات الأخرى. استقطاب الضوء: تحدث هذه الخاصية عند إحضار بلورتين شفافتين، ووضعها بشكل متوازٍ لكلا منهما، ويتمّ تحريك واحدة من البلورات وجعلها على شكل زاوية قائمة أي تسعون درجة، وعند القيام بهذه التجربة سوف نلاحظ عدم مقدرة الضوء على المرور من خلال هذه البلورات، وهذه ما يطلق عليه الاستقطاب. انعكاس للضوء: عند القيام بوضع جسم معين في مكان، والعمل على إسقاط ضوء عليه، فإن ذلك يؤدي إلى قيام الجسم بامتصاص الطاقة الناتجة عن الضوء، ومن ثم إعادة إرسالها إلى مكان واتجاه مختلف عنه، ويطلق على هذه الخاصية انعكاس الضوء. الظاهرة الكهرومغناطيسية: تحدث هذه الظاهرة عندما تسقط الإشعاعات الكهرومغناطيسية على نوع معيّن من المعادن، فيؤدّي ذلك إلى انطلاق جميع الإلكترونات الموجودة على السطح الذي سقط عليه الإشعاع. الآثار الكيمائية: يتميّز الضوء بوجود مجموعة من الآثار الكيميائية الخاصّة به، وتظهر هذه الآثار على العديد من الأسطح التي يتمّ إسقاط الضوء عليها، ويتميز بقدرته على تغيير الكيميائية لبعض الأسطح التي يسقط عليها الضوء، والتي تعمل على امتصاصها.

نظرية الرؤية عند  ابن هيثم

نظرية الرؤية عند  ابن هيثم

سادت نظريتان كبيرتان حول كيفية الرؤية في العصور القديمة. النظرية الأولى نظرية الانبعاثات، التي أيدها مفكرون مثل إقليدس وبطليموس، والتي تفترض أن الإبصار يتم اعتمادًا على أشعة الضوء المنبعثة من العين. أما النظرية الثانية نظرية الولوج التي أيدها أرسطو وأتباعه، والتي تفترض دخول الضوء للعين بصور فيزيائية. عارض ابن الهيثم كون عملية الرؤية تحدث عن طريق الأشعة المنبعثة من العين، أو دخول الضوء للعين من خلال صور فيزيائية، وعلل ذلك بأن الشعاع لا يمكن أن ينطلق من العينين ويصل إلى النجوم البعيدة في لحظة بمجرد أن نفتح أعيننا. كما عارض الاعتقاد السائد بأن العين قد تجرح إذا نظرنا إلى ضوء شديد السطوع، ووضع بدلاً من ذلك نظرية ناجحة للغاية تفسر عملية الرؤية بأنها تحدث نتيجة خروج أشعة الضوء إلى العين من كل نقطة في الكائن، وهو ما أثبته عن طريق التجارب. كما وحّد علم البصريات الهندسية مع فرضيات أرسطو الفيزيائية لتشكل أساس علم البصريات الفيزيائية الحديثة. أثبت ابن الهيثم أيضًا أن أشعة الضوء تسير في خطوط مستقيمة، كما نفذ تجارب مختلفة حول العدسات والمرايا والانكسار والانعكاس. وكان أيضًا أول من اختزل أشعة الضوء المنعكس والمنكسر في متجهين رأسي وأفقي، والذي كان بمثابة تطور أساسي في البصريات الهندسية، واقترح نموذج لانكسار الضوء يُفضى إلى استنتاج مماثل لما أفضى إليه قانون سنيل، لكن ابن الهيثم لم يطور نموذجه بما يكفي لتحقيق تلك النتيجة.

بالإضافة إلى فيزياء البصريات، أرسى كتاب المناظر أسس "علم نفس البصريات". وأسهم ابن الهيثم أيضًا في الطب وطب العيون والتشريح وعلم وظائف الأعضاء، وكانت له تعليقات على أعمال جالينوس. وصف ابن الهيثم عملية الإبصار وتكوين العين وتكوّن الصورة في العين ونظام الإبصار. كما عدل نظريات الرؤية المزدوجة وتوقع الحركة التي سبق وناقشها من قبل أرسطو وإقليدس وبطليموس.
كانت معظم إسهاماته التشريحية وصفًا تشريحيًا لوظيفة العين كنظام بصري. ووفرت له تجاربه بالكاميرا المظلمة المناخ المناسب له لتطوير نظريته في إسقاط النقطة المقابلة من الضوء من سطح جسم ليكوّن الصورة على الشاشة. وأحدثت مقارنته بين العين والكاميرا المظلمة توليفته بين علم التشريح وعلم البصريات، والتي شكلت أساس علم نفس البصريات، كما كان تصوره لمرور الضوء خلال الثقب في تجاربه بالكاميرا ذات الثقب، مشبّهًا انعكاس الصورة الناتج، بما يحدث في العين التي تمثّل فيها الحدقة ثقب الكاميرا.
أما فيما يتعلق بعملية تكوين الصور، فقد أخطأ بموافقته لفكرة ابن سينا بأن عدسة العين هي العضو المسئول عن الرؤية، لكن الصحيح أن شبكية العين تشارك في عملية الرؤية.