.png)
الضوء طبيعته وخصائصه ؟
يعتبير الضوء الوسيلة التي ندرك بها العالم من حولنا بواسطة حاسة الابصار عندما تعكسه الاشياء والاجسام وتستقبله العين , اما في الفيزياء هو اشعاع كهرمغناطيسي مرئي بالعين المجردة للانسان ويتراوح طول الموجي له بين 400 نانومتر و 800 نانومتر المجال الذي يمكن للعين المجردة من رؤيته فيما اشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة .
الفرع الفيزيائي الذي يهتم بدراسة الضوء هو فرع البصريات الذي يعد من اعرق الدراسات والتخصصات عبر الزمن الذي بفضله تمكنا من فهم الضوء وصنع ادوات تستعمل في حياتنا اليومية كالنظارات والمجهر والمنظار , فعلم البصريات يتقاطع مع عدة فروع وعلوم اخرى .
طبيعة الضوء
عرفت طبيعة الضوء تضارب بين الطبيعة الموجية والطبيعة الجسيمية منذ مطلع القرن 19 م الى ان اتت التجارب والتي اوضحت ان الضوء موجة وجسيم في نفس الوقت وفق التعاريف التالية :
_ الضوء عبارة عن موجة كهرمغناطيسة تنتشر في الفراغ وفي الاوساط الشفافة المادية .
_ كما ان الضوء عبارة عن جسيمات تدعى فوتونات , الفوتون عبارة عن جسيم له سلوك موجي ويسلك المسارالمستقيمي لشعاع الضوء .
خصائص الضوء
الانكسار: وهو تغير في اتجاه الضوء لما يدخل وينتقل من وسط لاخر لهما معامل انكسار مختلف يعني مختلفين في التركيب والكثافة .
الانعكاس: وهو ارتداد الضوء لما ينصدم بسطح فاصل بين وسطين مختلفين , حيث الضوء الوارد والمنعكس لهما نفس الزاوية .
التداخل والاستقطاب والحيود هي خصائص اخرى للضوء وكما ان الضوء تتغير سرعته حسب كل وسط يمر فيه ما عدا تردده الذي يبقى ثابتا بجميع الاوساط والذي يعتبر الخاصية المميزة لاي ضوء احادي اللون .
مصادر الضوء
مصادر طبيعية
الشمس: التي هي عبارة عن نجم تبعث وتنتج الضوء نتيجة تفاعلات الاندماج النووي داخلها .
القمر : نور القمر ناتج عن انعكاسه لضوء الشمس الساقط عليه .
البرق والبراكين الانفجارية والنار , وبعض الكائنات الحية التي تبعث وتنتج الضوء نتيجة تفاعلات كيميائية داخل اجسامها كقناديل البحر مثلا .
مصادر اصطناعية
المصابيح تنتج وتبعث الضوء نتيجة مرور التيار الكهربائي بها
سلك متوهج نتيحة تعرضه للتسخين تحت درجة حرارة عالية جدا او عند مرور تيار كهربائي به كسلك المقاومة مثلا
بعض الغازات التي تتوهج هي الاخرى بعد تمرير الكهرباء بها .
سرعة الضوء
عرف تاريخ تحديد وحساب سرعة الضوء مراحل متعددة وتجارب حاولت تحديدها واستطاع البعض منها من التقرب من القيمة المعروفة الحالية بهامش خطا صغير باستعمال المرايا, ولعل اشهر من حاول من حساب سرعة الضوء العالم الايطالي جاليلي باستعمال المرايا ولكن سرعة انتقال الضوء اسرع من سرعة رد فعل البشر .
سرعة الضوء المعروفة حاليا والتي تعد من الثوابت الفيزيائية هي 300 الف كيلومتر في الثانية في الفراغ وفي الهواء تقريبا وهي اسرع شيء في الوجود الان وجميع الاشعة الكهرومغناطيسية تتحرك بها كالموجات الكهرومغناطيسية المستعملة في الراديو والاتصال .
تكون سرعة الضوء اقل في الاوساط المادية كالماء او الزجاج من الفراغ
سرعة الضوء في الزجاج هي ثلثي السرعة في الفراغ .
سرعة الضوء في الماء ثلاثة ارباع السرعة في الفراغ .
مراحل تطور دراسة الضوء
في البداية شكل الضوء شيء مذهل للانسان الاول فهو مصدر الدفئ والنور ويظهر ويستعين به الانسان لدرء المخاطر عنه وايضا للصيد ولمصالحه للبقاء على الحياة , لهذا كانت بعض الشعوب البدائية تقدس النار وتعبدها , ووضع فلاسفة الاغريق الاوائل بعض التصورات النظرية حول الضوء.
بمجيئ العالم العربي ابن هيثم في القرن العاشر الميلادي الذي صحح بعض المفاهيم لدى الاغريق كعملية الابصار حيث طرح ان سبب الرؤية هو انعكاس الضوء على الجسم في اتجاه العين كما الف كتابه الشهير في علم البصريات المناظر الذي اعتمد عليه الاوربيون من بعد .
الى لحظة مجيء نيوتن https://www.brefphysique.com/2022/05/blog-post_20.html في القرن 17 الذي حلل الضوء الابيض بواسطة الموشور الى سبعة الوان الطيف وطرح نظرية ان الضوء عبارة عن جسيمات تنتشرمستقيميا في جميع الاتجاهات و في نفس الفترة طرح العالم هيجنز النظرية الموجية للضوء بين فيها ان الاخير عبارة عن موجة , الى ان اتى العالم يونغ وتجربته على تداخل الضوء اكتشف ان الضوء له سلوك موجي ليؤكد صحة نظرية هيجنز .
وبعد طرح العالم الاسكتلندي ماكسويل في القرن 19 للنظرية الكهرومغناطيسية وان المجالين الكهربائي والمغناطيسي تتحرك معا بسرعة الضوء وتم استنتاج ان الضوء جزء منها وانه اشعاع كهرومغناطيسي وتأكدت صحة نظرية ماكسويل بعد اكتشاف موجات الراديو من قبل العالم الالماني هيرتز.
ليأتي العالم الالماني البرت اينشتاين ليفند خرافة الاثير كوسط ناقل للضوء وان الضوء ينتشر في الفراغ وايضا في الاوساط المادية الشفافة , وايضا اشار اينشتاين https://www.brefphysique.com/2022/05/blog- post_40.html , ان الضوء عبارة عن حزم صغيرة تدعى الفوتونات بناءا على تفسير لظاهرة التاثير الكهروضوئي يعني انبعاث اليكترونات من الاجسام عند امتصاصها للضوء .
عموما ساهمت الابحاث حول الضوء الانسان على فهمه وايضا لاكتشاف واختراع تقنيات كالتلسكوب والميكروسكوب والنظارات والكاميرات والالياف الضوئية وايضا اجهزة الاشعة السينية في المجال الطبي وغيرها من الادوات والاختراعات المهمة .
تطبيقات الضوء المرئي
يمكن استخدام الضوء المرئي لمجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك الاتصالات والإضاءة والطاقة الشمسية.
في الاتصالات، يمكن استخدام الضوء المرئي لنقل البيانات باستخدام مصابيح LED. يُعرف هذا باسم اتصالات الضوء المرئي (VLC). VLC هي طريقة سريعة وفعالة لنقل البيانات، وهي تزداد شعبية في عالم يعتمد بشكل متزايد على المعلومات الرقمية.
في الإضاءة، تعد مصابيح LED هي أكثر أنواع المصباح الكهربائي شيوعًا. تعد ايضا مصابيح LED أكثر كفاءة من المصابيح المتوهجة التقليدية ويمكن أن تستمر لسنوات عديدة.
تستفيد تطبيقات الطاقة الشمسية من حقيقة أن الضوء
المرئي يحتوي على قدر كبير من الطاقة حيث تعمل الألواح الشمسية على تحويل ضوء
الشمس إلى طاقة كهربائية يمكن استخدامها لتزويد المنازل والشركات بالطاقة وبالحرارة .
تطبيقات الضوء في الطب
الضوء هو نوع من الطاقة التي تنتقل عبر الهواء وتستخدم لرؤية الأشياء, كما أنها تستخدم في العديد من التطبيقات الطبية المختلفة. أحد الأمثلة هو استخدام الضوء لقتل البكتيريا. هذه العملية تسمى التحفيز الضوئي حيث بواسطة الاشعة الفوق البنفسجية تستعمل كمعقم . مثال آخر هو استخدام الضوء لتسريع التئام الجروح حيث تسمى هذه العملية بالتعديل الضوئي.
هناك العديد من التطبيقات الطبية الأخرى للضوء، مثل استخدامه لتشخيص الأمراض وعلاج السرطان.
تطبيقات الضوء الفيزيائي
تُستخدم أنواع مختلفة من تطبيقات الإضاءة المادية لأغراض متنوعة,على سبيل المثال، تستخدم التطبيقات الطبية الليزر لإزالة الأنسجة السرطانية والوشم.
كما يستخدم الليزر في جراحة الليزك لتصحيح الرؤية, كما تستخدم التطبيقات الصناعية الليزر في اللحام وقطع المواد, وايضا يستخدم الليزر في التطبيقات العسكرية، مثل تحديد الهدف وتوجيه الصواريخ.
وايضا يستعمل الليزر في الاتصال بين المركبات الفضائية ومركز الارسال على سطح الارض .
للمزيد من المعلومات حول الليزر زيارة الرابط التالي : https://www.brefphysique.com/2022/06/blog-post_10.html
تطبيقات الضوء في الهندسة
يلعب الضوء دورًا حيويًا في حياتنا ويستخدم أيضًا على نطاق واسع في التطبيقات الهندسية حيث من أهم تطبيقات الضوء في اتصالات الألياف الضوئية، والتي تستخدم الضوء لنقل المعلومات عبر مسافات طويلة, وتشمل التطبيقات الأخرى الليزر، الذي يستخدم في القطع واللحام، وأضواء LED التي تستخدم في مجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية.