جدول المحتويات
الضوء
لا شك بأن الضوء هو إشعاع ينتشر بخطوط مستقيمة، له تأثير على العين وتتم الرؤية عن طريقه، وحسب ماكسويل فإن التعريف الفيزيائي للضوء أنه موجات كهرومغناطيسية مستعرضة تظهر طاقتها على شكل أشعة، وتحتوي على حقل كهربائي متعامد مع حقل آخر مغناطيسي، أما آينشتاين فعرَّف الضوء على أنه سيل من الحزم المُركَّزة التي تتحرك بسرعة فائقة، وأطلق تسمية فوتونات على هذه الحزم، وتوَّصل إلى أن طاقة الفوتون تتناسب طردياً مع تردد الموجه الكهرومغناطيسية، وفي علم البصريات يُعرف طول الموجة بأنه المسافة بين قمتين متتاليتين، ويُقاس بوحدات صغيرة، مثل: المللي مايكروميتر، والناونومتر، والإنجسترون، بينما يُقاس تردد الموجة بالهيرتز؛ وهو عدد الموجات التي تمر بنقطة معينة في الثانية.
الخصائص البصرية للضوء
- إنكسار الضوء: هو تغير سرعة الضوء عند انتقاله بين وسطين مختلفين؛ مثل النظر إلى ملعقة نصفها مغمور في كوب ماء؛ حيث تنقل العين صورة النصف الأسفل للملعقة كأنه يبتعد عن نصفها الأعلى الموجود في الهواء؛ وذلك لأن معامل إنكسار الضوء في الهواء يختلف عن الذي في الماء.
- إنعكاس الضوء: يُعرف بأنه ارتداد الضوء عندما يلامس مادة ذات معامل إنكسار مختلف عن المادة التي كان فيها؛ فعندما ينتقل الضوء من الهواء إلى الماء يمكننا رؤية شعاعٍ يعكسه الماء فور ملامسة الضوء لسطحه.
- تشتت الضوء: تحدث هذه الظاهرة عند إنكسار الضوء الأبيض مرتين؛ مما يؤدي إلى تباعد الضوء إلى ألوان مختلفة مرتبة حسب ترددها، ومن الأمثلة عليها: تشتت الضوء عند مروره بمنشور زجاجي، وظهور قوس قزح في السماء.
- استقطاب الضوء: ينتج عن اهتزاز الضوء بشكل ثابت في اتجاه واحد ما يُعرف بالضوء المُستقطب، إذ يمكن تخفيف شدة الضوء عند عبوره من فتحة خاصة تسمح بمرور تردد معين فقط وتمنع باقي الترددات من المرور.
- حيود الضوء: من الخصائص البصرية للضوء انحناؤه حول الأشياء؛ ويحدث ذلك بسبب اصطدامه بحواجز تعيق حركته؛ مما يؤدي إلى انبعاثه كموجه دائرية تنتشر في جميع الاتجاهات، ويمكن ملاحظة أشعة الشمس وهي تمر بين الغيوم كمثال على الحيود.
شروط رؤية الضوء وسرعته
تستطيع العين البشرية أن ترى الضوء إذا كان طول موجته يتراوح بين 750 نانومتر؛ وهو الضوء الأحمر، و390 نانومتر؛ وهو الضوء البنفسجي، ومن الملاحظ أن الدماغ يفسّر الأطوال الموجية المختلفة بألوان مختلفة، وحتى تستطيع العين إلتقاط أية موجة كهرومغناطيسية يجب أن يقع ترددها بين 400-790 تيرا هيرتز.
توَّصل آينشتاين إلى أن سرعة الضوء لا تتغير بغض النظر عن السرعة التي يتحرك بها المشاهد، وهي أيضاً لا تتغير بالنسبة للمشاهد غير المتحرك، وحتى وقتنا الحالي مازال العلماء يفهمون سرعة الضوء في الفراغ على أنها حد نظري يُسمى الثابت C، وتم تحديد هذه السرعة بـ 299792كم/ث، ولا يمكن لأي جسم له كتلة أن يصل إلى مثل هذه السرعة.
آلية رؤية الإنسان للضوء
- يسقط الضوء بدايةً على جسم معين، فيمتص بعضه ويعكس الباقي.
- ينفذ الضوء المعكوس إلى قرنية العين؛ وهي الغشاء الشفاف الذي يغطي العين ويحميها من التلوث، وتكسر القرنية أشعة الضوء وترسلها إلى الحدقة.
- تحدد الحدقة كمية الضوء التي تصل إلى عدسة العين.
- تركِّز عدسة العين الضوء داخل الشبكية.
- تستقبل الشبكية الضوء لتوصله إلى خلايا متحسسة للضوء، وهي نوعان: خلايا تعمل عند وجود إضاءة قليلة وتسمى نبابيت، وخلايا تستجيب للإضاءة القوية وتُدعى بالمخاريط.
- ترسل الخلايا المستقبلة للصورة إشارات إلى القشرة البصرية في الدماغ عن طريق العصب البصري، ويترجم الدماغ هذه الإشارات إلى الألوان التي نراها.
