سمات الضوء الأساسية

مقدمة

الضوء هو جزء أساسي من حياتنا اليومية، فهو يمكننا من رؤية العالم من حولنا ويؤثر على العديد من الظواهر الطبيعية. فهم خصائص الضوء يساعدنا على فهم الكون بشكل أفضل وتطوير تقنيات جديدة.

ما هو الضوء؟

يُعرف الضوء أيضًا بالإشعاع المرئي، وهو عبارة عن شكل من أشكال الطاقة الكهرومغناطيسية التي يمكن للعين البشرية إدراكها. يلعب الضوء دورًا محوريًا في عملية الإبصار. يقع الطول الموجي للضوء المرئي في نطاق يتراوح بين 400 و 700 نانومتر، وهو يقع بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. هذه القيم هي تقديرات تقريبية وليست حدودًا مطلقة للرؤية البشرية.

في بعض الحالات، يمكن للبشر رؤية الأشعة تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية التي تصل إلى 1050 نانومتر، بينما يمكن للشباب رؤية الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية بين 310 و 313 نانومتر.

الخصائص المميزة للضوء

للضوء مجموعة من الخصائص الفيزيائية التي تحدد سلوكه وتفاعله مع المواد المختلفة. تشمل هذه الخصائص:

تحليل الضوء إلى مكوناته

التشتت هو انفصال ألوان الضوء المختلفة عن بعضها البعض. يحدث هذا الانفصال بسبب اختلاف معامل انكسار كل لون من ألوان الضوء. عندما يمر الضوء الأبيض عبر منشور، فإنه يتحلل إلى ألوان الطيف المرئي بسبب التشتت. يمكن أن يلعب الحيود والاستطارة دورًا في تشتيت الضوء.

تغيير اتجاه الضوء

انكسار الضوء هو الظاهرة التي تحدث عندما ينتقل الضوء من وسط إلى آخر ذي كثافة مختلفة. يؤدي هذا الانتقال إلى تغيير في سرعة الضوء واتجاهه. تتمتع كل حركة بنظامها الخاص لنقل الطاقة من وسط إلى آخر بينهما تباين ملحوظ في الكثافة.

تراكب الموجات الضوئية

التداخل أو التراكب يحدث عندما تلتقي موجتان ضوئيتان أو أكثر. يمكن أن يكون التداخل بناءً أو هدامًا.

• التداخل الهدام: يحدث عندما تلغي الموجات بعضها البعض، مما يؤدي إلى تقليل شدة الضوء. يحدث ذلك عندما يكون فرق الطور بين الموجتين 180 درجة، مما يؤدي إلى موجة ذات سعة صفرية.
• التداخل البناء: يحدث عندما تعزز الموجات بعضها البعض، مما يؤدي إلى زيادة شدة الضوء. يحدث هذا التداخل عندما يكون الطور ذاته للموجتين.

انحناء الموجات الضوئية

الحيود والانتشار هما ظاهرتان تحدثان عندما تصطدم الموجات الضوئية بعائق أو تمر عبر فتحة صغيرة. بسبب صغر الطول الموجي للاشعاع الضوئي، لا نراه بالعين المجردة ولكن يمكن رؤيته عند وقوعه على بعد كبير من الحاجز. يؤدي هذا الاصطدام إلى انحناء الموجات حول العائق.

ارتداد الضوء

الانعكاس والتشتت يحدث عندما يغير الضوء مساره عند اصطدامه بسطح. ترتد الموجة مرة أخرى إلى مصدرها. يحدث الانعكاس وفقًا لقانون الانعكاس الفيزيائي، حيث تكون زاوية سقوط الشعاع على السطح العاكس مساوية لزاوية الانعكاس.

اتجاه اهتزاز الضوء

الاستقطاب يصنف الموجات الكهرومغناطيسية ضمن الموجات المستعرضة وفقًا لاتجاه انتشارها. يسقط المجال الكهربائي متموجًا بشكل عمودي فوق المجال المغناطيسي، ويتماوجان الاثنان عموديًا فوق الاتجاه الذي تنتشر به الموجة الكهرومغناطيسية.