يتكون طيف المرئي للضوء الابيض
يتكون طيف المرئي للضوء الابيض من مجموعة من الأضواء مختلفة الألوان، عددها سبعة، وهي مختلطةٌ مع بعضها البعض، مُشكِّلةً الضوء الأبيض، وتُسمَّى هذه الأضواء ألوان الطيف السبعة، وهي عبارة عن أشعة ذات أطوالٍ موجيةٍ مختلفةٍ، ويمكننا تحليلها عن طريق وضع منشورٍ أمام الضَّوء الأبيض، فيتحلَّل إلى الألوان السبعة المرئيَّة وهي تتدرج من اللون الأحمر إلى اللون البنفسجيّ، ثم تأتي بعد ذلك سبعة ألوان غير مرئيَّة، وألوان الطيف السبعة المنظورة هي: الأحمر. البرتقالي. الأصفر. الأخضر. الأزرق. النّيلي" الأزرق الغامق". البنفسجيّ.
يتكون طيف المرئي للضوء الابيض من طيف مركب من مختلف الألوان .وطيف المرئي للضوء الابيض هو عباره عن موجات كهرومغناطيسيه متمثله في موجات الضوء التي تتكون من ألوان الطيف السبعة : الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والبنفسجي والنيلي . ولكل من هذه الموجات طول موجي معين يختلف عن الآخر ، وسرعة هذه الموجات هي نفس سرعة الموجات الكهرومغناطيسيه تساوي 300000 كم / ث ، وتسير هذه الموجات في خطوط مستقيمة ويمكن أن تسير في الفراغ وفي أي وسط شفاف أو شبه شفاف .
ألوان الضوء الأبيض هي عبارة عن مجموعة من الأضواء مختلفة الألوان، عددها سبعة، وهي مختلطةٌ مع بعضها البعض، مُشكِّلةً الضوء الأبيض، وتُسمَّى هذه الأضواء ألوان الطيف السبعة، وهي عبارة عن أشعة ذات أطوالٍ موجيةٍ مختلفةٍ، ويمكننا تحليلها عن طريق وضع منشورٍ أمام الضَّوء الأبيض، فيتحلَّل إلى الألوان السبعة المرئيَّة وهي تتدرج من اللون الأحمر إلى اللون البنفسجيّ، ثم تأتي بعد ذلك سبعة ألوان غير مرئيَّة، وألوان الطيف السبعة المنظورة هي: الأحمر. البرتقالي. الأصفر. الأخضر. الأزرق. النّيلي" الأزرق الغامق". البنفسجيّ.
تتدّرج ألوان الطّيف السّبعة من الطّول المَوجيّ الأطول إلى الأصغر، بحيث تبدأ باللّون الأحمر، ومن ثُمّ اللّون البرتقاليّ، فاللّون الأصفر، ويَليه الأخضر، فاللّون الأزرق، فاللّون الأزرق النيليّ، فاللّون البنفسجيّ؛ فيكون اللّون الأحمر من القوس الخارجيّ، واللّون البنفسجيّ من الدّاخل،
الوان الطيف الابيض
الضوء في الفيزياؤ
مكونات الضوء
تعريف الضوء وخصائصه
يُمكنُ تركيب الضوء الأبيض باستعمال
استعمالات الضوء
المجال غير المرئي
تقدر أطول الموجات للمصادر المختلفة للضوء المرئي ما بين النطاق الضيق (420 إلى 680إلى النطاق الأوسع ( 380 إلى 800) نانومتر] يستطيع الأنسان تحت الظروف المثالية أن يرى الأشعة تحت الحمراء على الأقل التي يصل طولها الموجي 1050 نانومتر،[8] والأطفال والشباب يستطيعون رؤية ما فوق البنفسجية ما بين حوالي 310 إلى 313 نانومتر
الخصائص الأساسية للضوء المرئي هي الشدة، اتجاه الانتشار، التردد أو الطول الموجي الطيف، والاستقطاب، بينما سرعته في الفراغ، تقدر بـ (299,792,458 م/ث) وهي احدة الثوابت الأساسية في الطبيعة.
من القواسم المشتركة بين جميع أنواع الاشعة الكهرومغناطيسي (EMR)، أن الضوء المرئي ينبعث ويمتص في هيئة "حزم" صغيرة تدعى الفوتونات وتبين كل من الجسيمات والموجات. وتسمى هذه الخاصية بازدواجية موجة الجسيمات. تعرف دراسة الضوء باسم البصريات، وهي مجال بحثي مهم في الفيزياء الحديثة.
يطلق كلمة ضوء في الفيزياء أحيانا إلى الإشعاع الكهرومغناطيسي لأي طول موجي، سواء كان مرئي أم لا.[12][13] وترتكز هذه المقالة على الضوء المرئي. أما كمصطلح عام فراجع مقالة الإشعاع الكهرومغناطيسي.
الضوء الأبيض يتكون من طيف مركب مختلف الألوان.
قنديل البحر والضيائية الحيوية
1 تاريخ
2 طبيعة الضوء
2.1 الفوتون
2.2 الطيف المرئي والكهرومغناطيسي
3 خواص الضوء
3.1 انكسار الضوء
3.2 التداخل
3.3 الحيود والانتشار
3.4 الانعكاس والتشتت
3.5 الاستقطاب
3.6 الآثار الكيميائية
3.7 الظاهرة الكهروضوئية
4 المصادر الضوئية
5 قياس الضوء
5.1 سرعة الضوء
5.2 سطوع الضوء
6 نظريات
6.1 نظرية الجسيمات الضوئية
6.2 النظرية الكهرومغنطيسية
6.3 نظرية النسبية العامة
6.4 النظرية الموجية الكمية
6.5 نظريات الحقل الموحد
7 المراجع
8 اقرأ أيضاً
9 وصلات خارجية
توصل الإغريق القدماء إلى بعض النظريات في مجال الضوء، فتحت آفاق دراسة، لكنها كانت في الأغلب نظرية، ولم تتح الفرصة لهذا الجانب الحيوي من جوانب الطبيعة الثرية التي أبدعها الخالق سبحانه إلا على يد عدد من العلماء المسلمين في القرون الوسطى، يأتي في مقدمتهم الحسن بن الهيثم وابن سينا وغيرهما. يقول المستشرق وايدمان الذي اهتم بإنتاج علماء المسلمين في العلوم:
«إن المسلمين أخذوا عن اليونان بعضا من النظريات، فأحسنوا فهمها ثم طبقوها على حالات كثيرة متباينة واستنبطوا من ذلك نظريات جديدة وبحوثا مبتكرة.»
وكانت أبرز إسهامات الحسن بن الهيثم (354- 430هـ، 965-1039م) في كتاب المناظر الاهتداء إلى طبيعة الضوء و وظائفه وحالة القمر وقوس قزح والمرايا ذات القطع المتكافئ، والمرايا الكروية والكسوف والخسوف والظلال. فانتفع بعلمه بالبصريات وإنتاجه الغزير كل من روجر بيكون، وفيتلو البولندي، وليوناردو دافينشي، ويوهان كبلر. وقد ترجم كتابه المناظر أكثر من خمس مرات إلى اللاتينية، وفيه يؤكد على أن الضوء مستقل عن اللون، وحلل لأول مرة عملية الإبصار، وأشعة الضوء التي ذهب من سبقوه إلى أنها تنبعث من العين إلى الأجسام فنراها، في حين قال ابن الهيثم:
«إنها تصدر عن كل نقطة من نقاط الجسم فتصل إلى العين، وتنقل إليها وإلى المخ صورة الشيء.»
واهتم ابن الهيثم بالعدسات وقال إن تكبير العدسة يتوقف على مقدار تحدُّبها، كما درس الانكسار والانعكاس. ولم يظهر عالم في الضوء يعتد به بعد ابن الهيثم إلا في القرن 17 أي بعد نحو سبعة قرون. ففي سنة 1666م اكتشف العالم الإنجليزي السير إسحق نيوتن أن الضوء الأبيض مؤلف من جميع الألوان، ووجد باستخدام المنشور أن كل لون في الشعاع الأبيض يمكن أن يفصل. ووضع نيوتن نظرية تقول إن الضوء يتألف من أجسام صغيرة تنتقل في خطوط مستقيمة خلال الفراغ، وسمّى النظرية نظرية الجسيمات الضوئية. وفي نفس الوقت الذي وضع فيه نيوتن نظريته للضوء، قال الفيزيائي والفلكي الهولندي كريستيان هويجنز إن الضوء يتألف من موجات. وقدم نظريته الموجية لشرح طبيعة الضوء. تبدو النظريتان نظرية الجسيمات الضوئية والموجية متضادتين تمامًا وقد دارت مجادلات بين العلماء حولهما لحوالي 100 سنة. وفي بداية القرن 19 شرح الفيزيائي الإنجليزي توماس يونج تداخل الضوء وأوضح أن الشعاعين من الضوء يلغي أحدهما الآخر تحت شروط محددة. تتصرف موجات المياه بنفس الطريقة لكن بسبب صعوبة فهم كيفية حدوث التداخل بين الجسيمات قبل معظم العلماء تجربة يونج كبرهان على النظرية الموجية للضوء.
طبيعة الضوء[عدل]
كان العلماء خلال القرن 19 يظنون أن الضوء موجة تنتقل كما تنتقل الموجة المائية. وقد راجت النظرية الموجية للضوء لأنها مكّنت العلماء من تفسير ظاهرة نمط التداخل، وهي خطوط ساطعة وأخرى مظلمة حصل عليها العلماء من التجارب الضوئية. وإذا كان الضوء موجة فماهي هذه الموجات؟ موجات الماء سهلة التفسير لأنها تسير خلال سطح الماء بينما الماء نفسه يتحرك إلى أعلى وأسفل. وبالنسبة لعلماء القرن 19 كان الضوء يبدو مختلفًا عن موجات الماء بسبب انتقاله في الفضاء من الشمس والنجوم الأخرى إلى الأرض، فافترضوا أن موجات الضوء يجب أن تنتقل خلال مادة تمامًا كما هو الحال بالنسبة لموجات المياه التي تنتقل خلال الماء. وأطلق العلماء على هذه المادة اسم الأثير، بالرغم من أنهم لم يتوصلوا إلى مايبرهن على وجود هذه المادة. واستطاع العلماء بنهاية القرن 19 التوصل إلى أن موجات الضوء تتألف من مناطق تعرف بالمجالات الكهربائية و الحقول أو المجالات المغنطيسية.
يبدأ النموذج البسيط لموجة الضوء بشعاع (خط مستقيم) يوضح اتجاه انتقال الضوء. وتمثل الأسهم القصيرة التي على طول الشعاع، والمتعامدة (زاوية قائمة) عليه، المجال الكهربائي. وتشير بعض الأسهم إلى الأعلى من الشعاع والأسهم الأخرى تشير إلى الأسفل منه. وهي تختلف في الطول، لذلك فإن النمط الكلي لرؤوس الأسهم يُشْبه الموجة والأسهم التي تمثل الحقل المغنطيسي هي أيضًا تشبه الموجة ولكن هذه الأسهم تصنع زاوية قائمة مع الأسهم التي تمثل الحقل الكهربائي. وهذا النمط يتحرك خلال الشعاع وهو الضوء. أثبتت التجارب في بداية القرن 20 أن العلماء في النهاية تركوا فكرة الأثير. وأدركوا أن موجة الضوء، بوصفها نمطًا منتظمًا من الحقول الكهربائية والمغنطيسية، يمكن أن تنتقل عبر الفضاء.
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 :
الطول الموجي (λ) : المسافة لخط مستقيم من قمة الموجة إلى القمة التي بعدها.
التردد (f): عدد المرات التي تمر خلالها القمة من نقطة ثابتة في الثانية.
السعة (a): هي أقصى مسافة للقمة أو القاع (النقطة السفلى من الشعاع).
الفترة (T): هو الوقت اللازم لمرور قمتين أو قاعين خلال نقطة ثابتة في الفراغ.
سرعة الانتشار: المسافة التي تقطعها الموجة في زمن قدره ثانية واحدة أثناء انتشارها.
ولحساب سرعة انتشار الضوء (c) في الفراغ:
أو
الفوتون
مقالة مفصلة: الفوتون
اقترح العالم الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين في سنة 1905 نموذجًا للضوء، وهو مفيد تمامًا مثل النموذج الموجي. يتصرف الضوء في بعض التجارب كما لو أنه جسيمات، ونسمّي هذا النوع من الجسيمات الآن الفوتونات. وفي نموذج أينشتاين فإن شعاع الضوء هو المسار الذي يسلكه الفوتون. فمثلاً عندما يرسل المصباح شعاعًا من الضوء خلال غرفة مظلمة فإن شعاع الضوء يتألف من عدد كبير من الفوتونات، وكل واحد منها يسير في خط مستقيم. فهل الضوء موجات أو جسيمات؟ فيما يبدو، لا يمكن أن يكون النموذجان معًا، لأن النموذجين مختلفان تمامًا. وأفضل إجابة أن الضوء لا هذا ولا ذاك. ويتصرف الضوء في بعض التجارب كما لو أنه موجة، وفي بعضها الآخر كما لو أنه جسيمات. وللضوء في الفراغ سرعة واحدة، بعكس الأنواع الأخرى من الموجات، وهي أقصى سرعة ممكنة لأي شيء. ولا يفهم العلماء كنه هذه الحقيقة. والحقيقة التي تنص على أن الضوء في الفراغ يملك سرعة واحدة وهي واحدة من أسس النظرية النسبية لأينشتاين.
عندما يدخل الضوء مادة ما يصطدم بالذرات التي تعطل سيره، إلا أنه يسير بسرعته المعتادة بين ذرة وأخرى.
الطيف المرئي والكهرومغناطيسي[عدل]
مقالات مفصلة: الطيف المرئي الطيف الكهرومغناطيسي
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.