الوحدة الاولى (الدرس الثانى ) الضوء

طبيعة الموجات - هناك العديد من العلماء العرب والأوروبيين الذين إهتموا بالضوء ودراستة ، ومن هؤلاء العلماء :

أشهر علماء الضوء

(1) الحسن بن الهيثم ( 965 : 1039 م ) :
- ولد فى البصرة ورحل إلى مصر ليواصل أبحاثة .
- مؤسس علم الضوء بلا منازع وتميزت دراساتة بالتجربة ودقة الملاحظة ، وقد نقل عنه علماء أوروبا الكثير
- وقد إعترف العالم الفرنسى الشهير فياردو بإقتباسات العالم كبلر من كتب ابن الهيثم فيما يتعلق بإنكسار الضوء
* أهم إنجازاتة فى علم الضوء :
1) ألف كتاب المناظر فى علم الضوء ، والذى ظل مرجعا فريدا لقرون عديدة .
2) أثبت أن الضوء ينشأ من الأجسام المرئية ليسقط على العين وتتم الرؤية ولا ينبعث من العين كما ظن القدماء
2) وضع القوانين الأساسية لإنعكاس وإنكسار الضوء .
3) فسر الرؤية المزدوجة والسراب .
4) إكتشف الخزانة ذات الثقب والتى كانت مقدمة للكاميرا .
5) أعطى تفسيرا علميا للهالة التى ترى حول الشمس أو القمر ، فقال بأنها تنتج عن إنكسار الضوء وإنحرافة بزوايا محددة فى بللورات الثلج أو الجليد عند تواجدها فى الهواء ، وحينئذ يصل الضوء إلى عين الرائى وكأنة صادر من نقطة حول الشمس أو القمر ، فتظهر الأشعة فى دائرة حول أى منهما على هيئة هالة ( حلقة ) .
(2) أبى الريحان البيرونى ( 973 : 1048 م ) :
* أهم إنجازاتة فى علم الضوء :
1) أول من حاول قياس سرعة الضوء وقال (إن سرعة الضوء إذا ما قيست بسرعة الصوت ، كانت عظيمة جدا)
2) فسر ظواهر الشفق وكسوف الشمس .

أشهر علماء الضوء الغرب

(1) إسحق نيوتن ( 1642 : 1727 م ) :
- عالم إنجليزى فى الفيزياء والفلك والرياضيات .
* أهم إنجازاتة فى علم الضوء :
1) أول من أهتدى إلى أن الضوء مكون من ألوان الطيف .
2) درس قوانين إنعكاس وإنكسار الضوء .
3) صنع أول تلسكوب عاكس عام (1668م) وهو نفس التلسكوب الذى يستخدم فى المراصد الفلكية حاليا .
(2) ماكس بلانك ( 1858 : 1947 م ) :
- عالم ألمانى نال جائزة نوبل فى الفيزياء عام 1918 م .
* أهم إنجازاتة فى علم الضوء :
1) أثبت فى ( ديسمبر عام 1900 م ) أن طاقة الموجات الضوئية مكونة من كمات ( مفردها كمة ) من الطاقة ، وأن طاقة كمة الضوء تتوقف على ترددة ، حيث أن :
طاقة كمة الضوء = مقدار ثابت ( ثابت بلانك ) X تردد موجة الضوء

طبيعة الموجات الضوئية

- الضوء : هو أحد أشكال الطاقة ، وهو مؤثر خارجى يؤثر على العين فيسبب حاسة الإبصار .
- الضوء : عبارة عن موجات كهرومغناطيسية يمكنها الإنتقال فى الفراغ .
** ملحوظة : تعتبر الشمس أكبر مصدر للطاقة الضوئية التى تصل إلى سطح الأرض ، كما أنها الأساس للمصادر الضوئية الأخرى ، التى تعتمد فى طاقتها بشكل أو بآخر على الطاقة الشمسية .
- سرعة الضوء : هى المسافة التى يقطعها الضوء فى الثانية الواحدة ، وهى تساوى 300 ألف كم/ ث (3 X 810 م/ ث) .
- الضوء الأبيض : هو عبارة عن خليط من ألوان الطيف السبعة المعروفة ، وهى :






- وبالتالى : فإن طاقة الضوء البنفسجى أكبر من طاقة الضوء الأحمر .

- النشاط التالى يوضح كيفية إنتقال الضوء فى الأوساط المتجانسة :

الضوء يسير فى الوسط المتجانس فى خطوط مستقيمة على هيئة حزم ضوئية يمكن التحكم فى سمكها .
- الشعاع الضوئى :
- هو المسار الذى يحدد إتجاة إنتشار الضوء ، ولا يمكن الحصول على شعاع ضوئى واحد عمليا ، ولكن نتكلم عن الشعاع الضوئى من الناحية النظرية فقط ، ويمثل الشعاع الضوئى بخط مستقيم يوضع علية سهم لتحديد إتجاة إنتشار الضوء .
- أنواع الأشعة الضوئية :
(1) أشعة متوازية - مثل أشعة الشمس ( نظرا لبعد الشمس الكبير عن الأرض ) .
(2) أشعة متفرقة : - مثل الأشعة الصادرة عن مصدر ضوئى قريب .
(3) أشعة متجمعة : - مثل الأشعة الخارجة من عدسة محدبة ( مجمعة ) موضوعة فى طريق أشعة الشمس .







- لإنعكاس الضوء دورا هاما فى رؤية الأجسام غير المضيئة ، وفى تكوين الصور فى المرايا العاكسة .
- ولدراسة إنعكاس الضوء لا بد من معرفة بعض المفاهيم الأساسية وهى :
(1) تعريف إنعكاس الضوء : هو إرتداد الأشعة الضوئية إلى نفس جهة السقوط إذا قابلها سطح عاكس .
(2) السطح العاكس : هو سطح مصقول أو نصف مصقول يكون مستويا أو محدبا أو مقعرا .
(3) الشعاع الساقط :هو حزمة ضوئية ضيقة تمثل بخط مستقيم يسقط على السطح العاكس عند نقطة تسمى ينقطة السقوط .
(4) الشعاع المنعكس : هو حزمة ضوئية ضيقة تمثل بخط مستقيم إرتد عن السطح العاكس .
(5) زاوية السقوط : هى الزاوية المحصورة بين مسار الشعاع الساقط والعمود المقام على السطح العاكس من نقطة السقوط .
(6) زاوية الإنعكاس : هى الزاوية المحصورة بين مسار الشعاع المنعكس والعمود المقام على السطح العاكس من نقطة السقوط .
* قانونا الإنعكاس فى الضوء :
- للتعرف على قانونى الإنعكاس فى الضوء نجرى النشاط التالى :


















- ملحوظة : الشعاع الضوئى الساقط عموديا على السطح العاكس ينعكس على نفسه (علل) لأن كلا من زاويتى السقوط والإنعكاس تساوى صفرا .


2) إنكسار الضوء

- لكى نفهم إنكسار الضوء لا بد من إجراء الأنشطة التالية :
النشاط الملاحظة الإستنتاج
(1) ضع قلما فى كوب مملوء بالماء ، وأنظر إلية من زوايا مختلفة . يبدو القلم الرصاص ليس على إستقامة واحدة (كأنة مكسور) . - إذا وضع جسم فى وسط شفاف مخالف للوسط الشفاف الذى توجد فيه العين ، فإن الجسم يبدو للعين فى موضع غير موضعة الحقيقى ، يعرف ( بالموضع الظاهرى ) ويرجع ذلك إلى ظاهرة إنكسار الضوء .
(2) ضع قطعة من النقود فى كوب مملوء بالماء ، وأنظر إليها من زوايا مختلفة . تبدو قطعة النقود أعلى من موضعها الحقيقى .
(3) ضع متوازى مستطيلات من الزجاج على سطور هذة الصفحة ، وأنظر إلى السطور من خلال متوازى المستطيلات . تبدو الكتابة أعلى من موضعها الحقيقى .
* تعريف إنكسار الضوء :
- هو تغير مسار الضوء عند إنتقالة من وسط شفاف إلى وسط شفاف آخر مخالف له فى الكثافة الضوئية.

* تفسير إنكسار الضوء :
1- سبب إنكسار الضوء عند إنتقالة من وسط شفاف إلى آخر مختلف عنه فى الكثافة الضوئية : هو إختلاف سرعة الضوء فى الأوساط الشفافة المختلفة .
2- عندما ينتقل شعاع ضوئى مائلا من وسط شفاف أكبر كثافة ضوئية ( كالماء ) إلى آخر أقل كثافة ضوئية ( كالهواء ) ، فإنة ينكسر مبتعدا عن العمود المقام من سطح الإنفصال .
3- عندما ينتقل شعاع ضوئى مائلا من وسط شفاف أقل كثافة ضوئية ( كالهواء ) إلى آخر أكبر كثافة ضوئية ( كالماء ) ، فإنة ينكسر مقتربا من العمود المقام من سطح الإنفصال .
4- إذا سقط الشعاع الضوئى عموديا على السطح الفاصل بين وسطين مختلفين فى الكثافة الضوئية ، فإنة ينفذ على إستقامتة دون أن يعانى إنكسارا .
* تعريف زاوية الإنكسار :
- هى الزاوية المحصورة بين مسار الشعاع الضوئى المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح الفاصل .
* الموضع الحقيقى والموضع الظاهرى :
- إذا وضع جسم فى وسط شفاف مخالف للوسط الشفاف الذى توجد فيه العين ، فـــــإن الجســـم يبدو للــــــعين فـــى موضـــــــع غـــير موضعـــــة الحقيقــــى يعرف بالموضع الظاهرى ، وذلك بسبب ظاهرة إنكسار الضوء.
- مثال : عند وضع (قطعة نقود) فى الماء فإنها تبدو أعلى من الموضع الحقيقى عند النظر إليها من أحد الجوانب (أى أن البعد الظاهرى أقل من البعد الحقيقى) ، وذلك يرجع إلى إنكسار الضوء نتيجة إنتقالة من وسط أكبر كثافة ضوئية (الماء) إلى وسط أقل كثافة ضوئية (الهواء) .
- علل : عند النظر رأسيا إلى جسم موضوع فى الماء فإنة يرى فى موضعة الحقيقى . - لأنة عندما يسقط شعاع ضوئى عموديا على السطح الفاصل بين وسطين مختلفين فى الكثافة الضوئية ، فإنة ينفذ على إستقامتة دون أن يعانى إنكسارا .
* معامل الإنكسار المطلق لمادة الوسط :
- هو النسبة بين سرعة الضوء فى الهواء ( عهـ ) ، وسرعة الضوء فى أى وسط شفاف ( ع ) .




- ما معنى أن معامل الإنكسار المطلقة للماء 1.33 ؟
معنى ذلك أن : النسبة بين سرعة الضوء فى الهواء إلى سرعتة فى الماء تساوى 1.33 .
أ، معنى ذلك أن : النسبة بين البعد الحقيقى إلى البعد الظاهرى تساوى 1.33 .
- ملاحظة هامة : معامل الإنكسار المطلق لأى وسط شفاف أكبر دائما من الواحد الصحيح ( علل ) لأن سرعة الضوء فى الهواء تكون دائما أكبر من سرعتة فى أى وسط شفاف آخر .
* إنكسار الضوء فى المنشور الثلاثى :
* زاوية الإنحراف : هى الزاوية الحادة المحصورة بين إمتدادى الشعاعين الساقط والخارج .
* زاوية الخروج : هى الزاوية المحصورة بين مسار الشعاع الخارج والعمود المقام من نقطة الخروج على السطح الفاصل .

مشكور يا مستر حسن على الشرح الجميل

بيولكمىوبمكلبنخلطسنةم