دراسات وبحث عن الضوء
بحث عن الضوء
يعتبر الضوء من الأمور المهمة التي تستحق الدراسة واهتم علماء الفيزياء بدراسة الضوء الأصلي "الأبيض"، ومشتقاته من الأشعة السينية والأشعة فوق الحمراء والميكروويف والراديوويف وأشعة التي تستخدم في عدة أغراض، ومنها:
- التشخيص لأمراض عدة وأشعة تستخدم في علاج أمراض أخرى.
- كما يستخدم في توليد حرارة وآخر يستخدم كمصدر للقوة وآخر يستخدم كعلاج بتعريض الجسد مباشرة للضوء.
- وضوء يستخدم مع الأطباء داخل غرف العمليات وضوء آخر يستخدم لأطباء الأسنان في الإنارة للمناطق الدفينة والمظلمة بالجسم.
- يستخدمه أيضا أطباء الأسنان في تبيض الأسنان وجعلها ناصعة البياض.
- وعلماء الضوء بالتحديد لديهم تطبيقات عدة ومتنوعة في مجالهم وما زالوا حتى الآن يصنفون تطبيقات عديدة للضوء، وهناك من يسعون إلى المدينة البيضاء والتي كل مكوناتها هو ضوء فقط.
- وقد تكون مصدر للوقود وللطاقة وللإنارة والتدفئة وللماء أيضا، وهذا يعتبر من أهم التطبيقات اللازمة والضرورية للضوء تعتبر جد حيوية في أماكن عدة وكثير من بلدان العالم بحاجة إلى تطبيقات كهذه لقلة مصادر الطبيعة المتنوعة في عديد من البلدان حول العالم.
تعريف الضوء
هي موجات كهربية تميل إلى المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي، لذا فإن مصطلح كهرومغناطيسي للضوء خاصة يعبر عن طبيعته التي توصل إليها العلماء حاليًا. كما يتكون من وحدات بنائية تسمى فوتونات وتنتقل هذه الفوتونات إلى جميع الأسطح ترتد مرة أخرى إلى مجال آخر تسبب الإضاءة وحسب قوة وعدد الفوتونات تكون شدة الضوء
خواص الفيزيائية للضوء
يسمى بالضوء الذي يحيط بنا بالضوء الأبيض والذي يمكن رؤيته بالعين المجردة والرؤية من خلاله، وهناك ضوء كثير غير مرئي للإنسان ويختلف عن الضوء المرئي في الطول الموجي لها وكلا منها له خصائص محددة، وبدراسة الوحدة الأساسية للضوء، وهي الفوتونات "وحدات وأجسام صغيرة جدا لها خصائص كهربائية.", والتي توصل العالم أينشتاين أنها تنجذب نحو المجال المغناطيسي فقط أو لها خواص كهربائية وموجية كما ذكر العالم ديبراوالي، وتجتمع هذه الفوتونات مع بعضها مكونة حزم ضوئية لها خصائص عدة.
وتتمثل هذه الخصائص فيما يلي:
- "شدة الضوء" :والتي قام بدراستها علماء كثر باستخدام كشاف ضوئي وأسطوانة لها قطر محدد وبتغيير قطر الأسطوانة كل مرة بالزيادة أو النقصان تتغير شدة الضوء في كل مرة.
- والاستنتاج من هذه التجربة أنه وبزيادة قطر الأسطوانة تقل شدة الضوء أي أن شدة الضوء تتناسب عكسيًا مع المساحة الموجودة بها، سرعة الضوء في الفضاء تعتبر تلك من الثوابت التي قام العلماء بدراستها في أكثر من مكان مختلف وكانت النتيجة واحدة أي أن سرعة الضوء في الفضاء ثابته إلى الأبد..
- تردد الضوء: وهذا يعني عدد الموجات التي يصنعها الضوء في الثانية الواحدة، والتردد يتناسب طرديا من الزمن وعكسيا مع المساحة، الطول الموجي: وهو الموجات التي يصنعها الضوء في الثانية الواحدة.
- إذا توجهت إلى كوب ماء ووجهت كشاف عليه ستري الضوء على استقامة مختلفة لذا فإن الضوء من خصائصه الانكسار، وكذلك إذا كان لديك قطعة كريستال ووجهت إليها ضوء كشاف ستري ألوان الطيف السبعة وهي بالترتيب "الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي ".
- تحلل الضوء: لذا فإن التحلل أيضا يعتبر من خواص الضوء، دائمًا ما تكون حزم الضوء على هيئة موجات لها قمة وقاع لذا فإن الضوء له خصائص موجية، قد يكون الضوء حزمة واحدة من نفس النوع أو حزم مختلفة من مصادر عدة.
- وهنا قد يحدث تداخل في حزم الضوء قد يكون التداخل بناء أو هدام على حسب تداخل الموجات الضوء وهذا يعتبر أيضا من خصائص الضوء.
خصائص الضوء
هناك العديد من الخصائص والسمات التي تميز الضوء، ومنها ما يلي:
- السرعة: سرعة الضوء في الفراغ تبلغ حوالي 299,792 كيلومتر في الثانية، وتختلف سرعته عند انتقاله عبر مواد مختلفة، حيث يبطئ في المواد مثل الزجاج والماء.
- الانعكاس: يحدث عندما يرتد الضوء عن سطح. يتبع قانون الانعكاس، حيث يكون زاوية السقوط مساوية لزاوية الانعكاس.
- الانكسار: يحدث عندما يمر الضوء من وسط إلى وسط آخر، مما يؤدي إلى تغيير سرعته وانحرافه عن مساره.
- التداخل: يحدث عندما يلتقي شعاعان من الضوء، مما يؤدي إلى نمط من الأضواء والظلال.
- الحيود: هو انحناء الضوء حول الحواجز أو عبر الفتحات، مما يؤدي إلى ظواهر مثل الألوان في قوس قزح.
أهمية الضوء
أهمية الضوء في الكون كبيرة للغاية، ولا يمكن الاستغناء عن الضوء، ولعل أهم فوائده ما يلي:
- في الحياة اليومية: يعتمد الإنسان على الضوء في أنشطته اليومية، من الإضاءة إلى الرؤية.
- في الطبيعة: يلعب الضوء دورًا حاسمًا في عملية التمثيل الضوئي، حيث تستخدم النباتات الضوء لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى غذاء.
- في التكنولوجيا: تُستخدم تقنيات الضوء في الاتصالات (مثل الألياف الضوئية)، والأجهزة البصرية (مثل الكاميرات).
سرعة الضوء
تختلف سرعة الضوء كثيرًا طبقا للوسط المنتشرة به وعليه فإن أي شيء موجود بالوسط يعتبر عائق كبير للضوء ،لذا فإن الضوء يكون أسرع ما يكون في الفراغ، في الفضاء الخارجي تكون سرعة الضوء 3×10مرفوعة لأس ثمانية. لذا فإن خروج الصواريخ إلى الفضاء يجعلها ذات سرعة كبيرة جدا قد تصل في بعض الأحيان إلى حدوث انفجارات عديدة. وسرعة الضوء وشدته في الماء تختلف عن سرعته في الهواء تختلف عن سرعته في الزجاج، وذلك بسبب مقاومة الماء والزجاج والهواء للضوء وسرعته لذا فتعتبر تلك مقاومة للضوء تقلل من سرعته وشدته.
وحدات قياس الضوء
سنجد في أي بحث عن الضوء اختلاف وسائل قياس الضوء وتتوقف الطرق المستخدمة في قياس الضوء على عدة عوامل، ومنها:
- الغرض من قياس الضوء والإمكانيات المتاحة، لذلك فمثلا هناك من يلجأ إلى طرق أولية منذ القدم في قياس الضوء وهي "الشمعة" والتي كانت مصدر الإضاءة قديمًا لذا كان بديهيًا جدا أن يستخدموها عند اكتشافهم للضوء في قياسه، ومع التطور قليلًا تم اكتشاف شمعة القدم.
- وهي تعتبر وسائل تستخدم حاليًا في أكثر من منطقة حول العالم في قياس شدة الضوء، وحدات حديثة لقياس شدة الضوء هي وحدة ليمون وهي من الوحدات الدقيقة جدا لقياس الضوء، كذلك وحدة اللكس وهي أحدث ما توصل إليه العلماء حاليًا في قياس الضوء.
اكتشاف الضوء
- قديمًا كان اليونانيون يعتقدون أن كلا من البشر لديه ضوء خاص به يخرج من عينيه يسقط على الأشياء فيسبب الرؤية، وذات مرة والعالم الحسن ابن الهيثم جالس انقطع الضوء من حوله فلم يرى شيئا مطلقًا.
- وهنا بدأ يسأل كيف للضوء أن يخرج من عينيه وهو الآن بعد انقطاع الضوء لا يرى شيئا، وبعدها أفني حياته كلها في دراسة الضوء إلى أن وصل إلى حقيقة الضوء، وهي أن الضوء يسقط على الأشياء ومن ثم ينعكس علي العينين ومن ثم يسبب الرؤية.
- ومن ثم وضع جميع الخصائص الفيزيائية للضوء التي قامت على إثرها تطبيقات عدة. وأختلف كثير من العلماء مع الحسن ابن الهيثم حيث كانت قديمًا قواعد لا يمكن لأحد أن يتخطاها ومن يتخطاها يعرض نفسه للقتل.
- وهناك كثير من العلماء قد تم قتلهم وإعدامهم بسبب ذلك، لذا فنظريات الحسن ابن الهيثم مرت بمعارضات كثيرة ونظريات أخرى أيضا لتفسير ما يقوله الحسن ابن الهيثم منها نظريات إسحق نيوتن الذي توصل إلى مكونات الضوء الأبيض بعدما حلله صدفة المنشور الزجاجي فتحلل إلى مكوناته السبعة المعروفة باسم ألوان الطيف.
- ولكن ذكر إسحق نيوتن أن الضوء طبيعته مختلفة عما ذكره الحسن ابن الهيثم، وبعدها جاء توماسيونغ بنظريات أخرى تعارض الاثنين معا إلى أن جاء أينشتاين وديبرولي.
- ووضعوا نظرية الضوء الموجودة والمعتمدة إلى الآن ووضع الضوء الآخر المختلف عنها في الطول الموجي، ووضع قوانين عدة ومختلفة لدراسة الضوء التي نستخدمها إلى الآن.
للإستفادة من هذا المقال انسخ الرابط
https://mafahem.com/sl_7592
