c.ronaldo
نسبة تقيم الاعضاء لمشاركتى : 30
تاريخ التسجيل : 20/01/2010
 |  موضوع: الطبيعة الموجية للضوء( مع تحيات اسلام محمد حسانين  الإثنين أبريل 05, 2010 3:56 pm | |
| طبيعة الموجيه للضوء
انكسار
الضوء
الضوء هو موجة عرضية كهرومغناطيسية. ويعد الانعكاسK
وانكسار الضوءK وانحرافه، والتضارب هم ظاهرة يتم
ملاحظتها عن طريق الموجات . وتتحرك الموجة الميكانيكية المتكررة التي تعتبر بمثابة
اضطراب أو تشويش متكرر من خلال موجة متوسطة. وتتحرك الموجة المتوسطة في أي مكان .
كما تتقلب الذرات الفردية والجزيئات في موضعهم المتوازن , حيث لم يتغير موضعهم
المتوسط . كما تنقل هذه الذرات الفردية والجزيئات بعض من طاقتهم لجيرانهم عند
التفاعل معهم. وفي المقابل تنقل الذرات المجاورة طاقتها للذرات الاخري التي
تجاورهم أسفل الخط .وبذلك يتم نقل الطاقة بهذه الطريقة من خلال الموجات المتوسطة ,
دون نقل أي مواد أخرى. وبالتالي , تعتبر كل نقطة علي واجهة الموجة هي مصدر النقاط
التي تعمل علي إنتاج موجات جديدة . وفي الثلاث أبعاد , تعتبر هذه الموجات الجديدة
موجات كروية حيث تسمي (بالمويجات) التي تنتشر نحو الخارج بسرعة الموجات الموجودة
في محيط الموجات المتوسطة. كما تنبعث المويجات عن طريق النقاط الموجودة علي واجهة
الموجة حيث تتداخل مع كل مويجة(تصغير موجة) لتنتج الموجة المهاجرة أو المغادرة.
وتسمي هذه القاعدة (بقاعدة هيجيين) . وتقوم هذه القاعدة بالتحكم في الموجات
الكهرومغناطيسية. وعندما نتعرض لدراسة انتشار الضوء , فإننا نحل أي واجهة موحية
محل مزيج من المصادر التي تم اضطرابها اعلي الواجهة الموحية، حيث يشع الضوء في هذه
المرحلة نقطة علي صدر الموجة واجهة الموجة الأصلية واجهة الموجة الجديدة . وتمثل
واجهة الموجة الموجودة علي الناحية الأخري من الفتحة صدر الموجة الموضح بالأسفل ,
وذلك عندما يمر الضوء من خلال الفتحة الصغيرة , حيث يتماثل حجم الفتحة مع طول
الموجة الضوئية. وينتشر الضوء علي حدود الحائل أو العارض. ويعتبر هذا العارض هو
ظاهرة انحراف الضوء.]التداخل
وتهاجر موجتان أو أكثر في محيط الموجة المتوسطة بصورة مستقلة , كما تمر
الموجات بعضهم من بعض. ونلاحظ اضطراب بسيط في بعض المناطق حيث تتداخل الموجات مع
بعضها. وعندما تتداخل موجتان أو أكثر بعضها مع بعض , فان الإزاحة الناتجة تعد
متساوية مع عمليات العزل الفردية. فإذا تداخلت الموجتان مع بعضهم لبعض بمقدار سعات
متساوية, بمعني أن , إذا واجهت قمة الموجة اعلي القمة وإذا قابل جوف الموجة جوف
الموجة الأخر, فإننا سنلاحظ علي التو الموجة الناتجة عن هذا التداخل بمقدار سعتين
. كما أنة لدينا تداخل استدلالي .وإذا كانت الموجتان المتدخلتان خارج المرحلة بشكل
كامل , بمعني أنة , إذا واجهت قمة الموجة جوفها , فان الموجتان سيقومان بإلغاء كل
موجة تعتبر خارج المرحلة بشكل كلي . ولذلك فإننا لدينا تداخل مدمر ومهلك.
]الفتحة المزدوجة
وإذا كان الضوء ساقطا علي العارض الذي يشتمل علي فتحتان صغيرتان جدا , فان
المويجات الصادرة من كل فتحة ستقوم بالتداخل وراء الحائل . كما أنة إذا سمحنا
بسقوط الضوء علي الشاشة التي تقع وراء العارض , فإننا سنلاحظ نوعا من الخطوط
اللامعة وأيضا المظلمة. كما يعرف هذا النوع من الخطوط اللامعة والمظلمة بالنمط
الهامشي . بينما تشير الخطوط اللامعة والساطعة للتداخل البناء والاستدلالي , فان
الخطوط المظلمة والداكنة تشير إلي التضارب المدمر والهدام. الشكل( فتحات – شاشة)
[b]]الفتحة الفردية
وعندما يمر الضوء من خلال الفتحة الفردية الذي يبلغ عرضها بنفس طول الموجة
الضوئية , فإننا سنلاحظ انحراف ضوئي في الفتحة الفردية التي يمر الضوء من خلالها.
وتخبرنا قاعدة (هيجيين) بأننا من الممكن أن نعتبر كل جزء من الفتحة هو فتحة يصدر
منها الموجات . وتتداخل هذه الموجات بعضها مع بعض لإنتاج نموذج من انحراف الضوء أو
انكساره. وربما يحدث تضارب مدمر عندما يغادر الضوء الفتحة في اتجاه معين , ويحدث
هذا التضارب بين الأشعة اعلي حافة الفتحة (شعاع رقم 1), وبين الأشعة الوسطى(الأشعة
رقم 5). وإذا تضارب هذان الشعاعان بشكل مدمر , فتتداخل أيضا الأشعة الثانية
والسادسة , والثالثة , والسابعة , والرابعة , والثامنة مع بعض. وعلاوة على ذلك ,
فان الضوء الصادر من وسط الفتحة يتضارب بعضه مع بعض بشكل مدمر , ويقوم بإلغاء
الضوء المنبثق من النصف الأخر من الفتحة. ويتوسط الشعاع الأول والخامس طول الموجة
خارج المرحلة وذلك إذا كان ينبغي أن يغادر الشعاع الخامس بدلا من الشعاع الأول نصف
طول الموجة
كما نحتاج لتضارب مدمر لإنتاج أول هامش مظلم . وبالإضافة إلي ذلك يتم إنتاج
الهوامش المظلمة الاخري في نوعا من الانحراف أو الانكسار الضوئي وذلك عن طريق
الفتحة الفردية حيث توجد تلك الهوامش المظلمة علي زوايا θ
وإذا تم عرض نوع التدخل والتضارب علي شاشة ذات مسافة (L) من
هذه الفتحات , فأنة من الممكن إيجاد طول الموجة من خلال مسافات الهوامش المظلمة.
[b]تاريخ
شكل اهتمام نيوتن
بالميكانيكا دافعًا شديدًا لتفسير تركيبة الضوء على أساس ميكانيكي بحت. فقد افترض
نيوتن أن الضوء عبارة عن جسيمات صغيرة تسير وفق خطوط مستقيمة ما لم يعترضها مانع
ما. من الناحية التجريبية فقد كانت خواص الضوء، كالانعكاس على سطح مصقول والانكسار على سطح الماء معروفة في ذلك الوقت لذا
كان على نيوتن إعطاء تفسير لهذه الظواهر على أساس نظريته الجسيمية. وحسب نيوتن فإن
انعكاس الضوء على السطوح المصقولة بحيث تكون زاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط
سببه التصادم المرن لهذه الجسيمات وارتدادها بنفس كمية الحركة. أما انكسار الأشعة الضوئية، فقد فسره باختلاف القوى
المؤثرة على الجسيم في كلا الوسطين. لقد لاقت أفكار نيوتن نجاحًا في أول الأمر لكن
سرعان ما اكتشفت ظواهر جديدة تناقض هذه الأفكار، لعل أهمها يتلخص في ظاهرة حيود
الضوء. حيث إذا ما سلطنا منبع ضوئي على حاجز به ثقب فالملاحظ على شاشة
وراء هذا الحاجز ظهور بقعة ضوئية أعرض من الثقب ويزداد حجمها كلما ابتعدنا عن
الثقب. هذا يتعارض كلية مع قوانين نيوتن للحركة. فإذا افترضنا أن الضوء
عبارة عن جسيمات تسير في خط مستقيم فإن ذلك يعني أن حجم
البقعة الضوئية سيساوي حجم الثقب لأن الحاجز سوف يمنع الجسيمات التي لم تمر عبر
الثقب من العبور. هذا دفع هوغنس إلى نتيجة أن الضوء عبارة في الحقيقة
عن أمواج
تنتشر في الفضاء بحيث تصبح كل نقطة من صدر الموجة بدورها منبع لموجة أخرى. ثم جاء
اكتشاف آخر ليدعم فرضية الطبيعة الموجية للضوء، ألا وهو ظاهرة التداخل في تجربة شقي يونغ، حيث تسلط حزمة ضوئية على
حاجز به شقين عرضهما بضع ملليمترات والمسافة بينهما بضعة سنتيمترات، ووضعت شاشة
مشاهدة للأشعة خلف الحاجز. وكانت نتيجة التجربة مذهلة فقد لوحظ على الشاشة مساحات
عديدة مضيئة مستطيلة مثل الشقين وأخرى مظلمة بحيث يكون ظهورها متناوبا ،أي مضيئ
مظلم مضيئ مظلم وهكذا. أثر الظاهرة كان أوضح كلما كان حجم الشقين أصغر ويختفي
تماما إذا ما زاد حجمهما عن بضع عشرات من المليمترات. وكان هذا دليلا على الطبيعة
الموجية للضوء.
الطيف المرئي
يمكن تعريف هذا المدى من طيف الموجات الكهرومغناطيسية بإنه ذلك الطيف
الذي يمكن أن يؤثر في العين فتحس بالرؤية، ويبدأ طيف الضوء المرئي عند اللون
البنفسجي وينتهي عند اللون الأحمر. ونظرًا لأن حساسية العين تختلف باختلاف طول
موجة الأشعة الضوئية المستقبلة فهي قادرة على التمييز بين الألوان المختلفة. وتكون
حساسية العين أكبر ما يمكن عند الطول الموجي الذي يقع بين الأخضر والأصفر. وتقاس
أطوال الموجات الضوئية بوحدات صغيرة جدا مثل الميكرومتر والنانومتر والانجستروم.
يمكن ملاحظة اختلاف الطول الموجي بالعين ثم يترجم داخل العقل للون من الأحمر
وهو ذو أطول موجة حيث أن طوله الموجي 700 نانومتر، والبنفسجي ذو أقصر طول موجي حيث أن طوله
الموجي حوالي 400 نانومتر، وبينهم ترد مختلف الألوان كالبرتقالي،
والآخضر، والأزرق.
الطول الموجي الطيف الكهرومغناطيسي خارج مجال رؤية العين
يطلق علية الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. تستطيع بعض الحيوانات
رؤية بعض الأطوال الموجية الطويلة مثل النحل.
إن تعرض الجلد للأشعة فوق البنفسجية لفترة طويلة يمكن أن يسبب حروق الشمس أو سرطان الجلد، ونقص التعرض يسبب نقص فيتامين د.
وحسب تعريفنا السابق للضوء فيمكن أن نعرّف طبيعة الضوء استنادًا إلى معادلات ماكسويل ونظرية الكهرومغناطيسية بأنه عبارة عن
اضطراب كهرومغناطيسي ينتشر على هيئة موجات مستعرضة، جزء منها يتغير فيها الجهد
الكهربي دوريًّا، والجزء الآخر يتغير فيه المجال المغناطيسي دوريًّا أيضًا وبنفس معدل
تغير الجهد الكهربي. والاثنان متعامدان على بعضهما.
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
موجة يتغير فيها المجال الكهربي E
متعامدا على موجة يتغير فيها مجال مغناطيسي B.
وتنتشر الموجة في الاتجاه k العمودي على
المستوي الذي ينغير فيه المجالان (أي من اليسار إلى اليمين)
وتتميز الموجة الكهرومغناطيسية عامة بالعوامل
التالية :
1- سعة الموجة (a) بالمتر.
2- طول الموجة (λ) بالمتر.
3- سرعة الموجة (υ) متر/ثانية.
4- التردد (f) هرتز
أي دورة/ثانية.
5- العدد الموجي
(k) أي عدد الموجات لكل وحدة طول والذي يساوي (2Π/ λ)
(متر) (-1).
6- الترددالزاوي (ω)
والذي يساوي (ω=2Πf).
العلاقة الخاصة بسرعة الموجات تعطى كالتالي (υ=λ.f)،
وفي حالة الموجات الكهرومغناطيسية تكون العلاقة c =λ.f حيث
c سرعة الضوء في الفراغ. وهي تقدر بنحو 300000 كيلومتر / ثانية.
وقد أثبت أينشتين في النظرية النسبية أن سرعة الضوء في الفراغ
ثابتة لا تتغير، وأنها أعلى سرعة على الإطلاق ولا تستطيع الأجسام الوصول إليها.
حيث أن الأجسام تزيد كتلتها
كلما إقتربت سرعتها من سرعة الضوء.
وفي علم البصريات والموجات تقاس الأطوال بوحدات
صغيرة جداً والمستخدم هو الميكرومتر μm،
والمللي ميكرومتر mm، أو النانومتر nm، أو
الانجستروم A،
حيث :
1A=10
(-10) meter
1μ=10
(-6) meter
1 nm
= 10 (-3)µm=10 (-9) meter
فمثلاً طول الموجة الضوء الأصفر هي (5890A)
وهي ضمن حدود حد الرؤية (4000A-7000A) ومنبع
الضوء حولنا هي الشمس
وهذا لا يعني أن الشمس فقط هي مصدر الضوء الوحيد، فالنجوم
والمجرات
تـُصدر ضوءا. وفى حياتنا اليومية نحصل على الضوء بواسطة الكهرباء والمصابيح.
ولاننسى النار
فهي أيضا مصدر للضوء.[/b][/b] [b][/b]  الموضوع : الطبيعة الموجية للضوء( مع تحيات اسلام محمد حسانين المصدر : منتديات اضواء الاسلام الكاتب: c.ronaldo |
|
مهـ مع القرآن ـاجر
تقيم نشاط المنتدى : 100136746
نسبة تقيم الاعضاء لمشاركتى : 84
تاريخ التسجيل : 24/10/2009
| |
c.ronaldo
نسبة تقيم الاعضاء لمشاركتى : 30
تاريخ التسجيل : 20/01/2010
| | موضوع: رد: الطبيعة الموجية للضوء( مع تحيات اسلام محمد حسانين الإثنين أبريل 05, 2010 4:04 pm | |
| |
|
c.ronaldo
نسبة تقيم الاعضاء لمشاركتى : 30
تاريخ التسجيل : 20/01/2010
| | موضوع: رد: الطبيعة الموجية للضوء( مع تحيات اسلام محمد حسانين الإثنين أبريل 05, 2010 4:05 pm | |
| |
|
