ما هُو الضوء
- الضوء عبارة عَنّْ أشعة تسمى الأشعة الكهرومغناطيسية، وليس الأشعة الميكانيكية مثل الصوت.
- هذه الأشعة الكهرومغناطيسية مرئية للعين المجردة.
- الأشعة الكهرومغناطيسية هِيْ المسؤولة عَنّْ رؤية الإنسان.
- يتراوح الطول الموجي لأشعة الضوء من 400 إلَّى 700 نانومتر.
- الأشعة تحت الحمراء لها طول موجي أطول.
- تتميز الأشعة فوق البنفسجية بكونها أقصر طول موجي.
- لكن هذه الأرقام ليست مسؤولة بأي حال من الأحوال عَنّْ الحدود المطلقة للرؤية البشرية.
- لكنها مسؤولة عَنّْ ما يسمى نطاق التقريب، والذي يمكن للعديد من الناس رؤيته بشكل مثالي فِيْ معظم المواقف وفِيْ جميع الظروف.
- يمكن لأي شخص طبيعي رؤية ما يسمى بالأشعة تحت الحمراء، والتي يبلغ طولها الموجي 1050 نانومتر على الأقل.
- هناك العديد من الخصائص التي تعتبر أساس الضوء المرئي، ومن أمثلة هذه الخصائص التردد والانتشار والاتجاه وكذلك الشدة والطيف.
- يضاف إلَّى ذلك الطول الذي يسمى الطول الموجي، واستقطاب خواص الضوء المرئي الذي يعتبر الأساس.
- وبالمثل، تقدر سرعة الضوء فِيْ الفراغ بـ 299،792،458 م / ث، وهِيْ من بين الأشياء الثابتة الأساسية فِيْ الطبيعة.
- هناك قواسم مشتركة فِيْ جميع أنواع الإشعاع تسمى الإشعاع الكهرومغناطيسي.
- عَنّْدما يُرى الضوء بالعين المجردة، ينبعث ويمتص فِيْ مجموعات تسمى الحزم الصغيرة تسمى الفوتونات.
- يمكن دراسة الفوتونات كَمْوجات أو جسيمات وتسمى هذه الخاصية ازدواجية موجة الجسيمات.
- تُعرف جميع الدراسات المتعلقة بالرؤية والضوء بعلم يسمى علم البصريات.
- تعد البصريات مجالًا مهمًا جدًا للبحث فِيْ الفِيْزياء الحديثة والمتطورة.
قِصَّة النور
- ابتكر الإغريق القدماء عددًا من النظريات حول مجال الضوء.
- فتحت هذه النظريات مجال الدراسة فِيْ علم الضوء.
- لكن فِيْ النهاية، كانت مجرد نظريات، ولم يتوسع البحث العلمي فِيْها.
- حتى أتيحت الفرصة لعدد من علماء المسلمين لهذا الجانب الذي يتسم بالحيوية، وكان ذلك فِيْ العصور الوسطى.
- وقد بدأ فِيْ ذلك العالم العظيم حسن بن الهِيْثم.
- الإسهامات البارزة للعالم العظيم الحسن بن الهِيْثم فِيْ هذا المجال وردت فِيْ كتاب بعَنّْوان “المناظير”، محاولة للتعرف على طبيعة الضوء وأصله.
- بالإضافة إلَّى وظائف الضوء وطبيعة القمر وحالته وظاهرة قوس قزح وما يسمى بالمرايا المكافئة وظواهر الخسوف وخسوف القمر.
- ونتيجة لتفسيره الذي تناول كل هذه الظواهر، أفاد هذا التفسير العلماء الآخرين الذين جاءوا من بعده لإكَمْال المسيرة.
- ومن الأمثلة على هؤلاء العلماء روجر بيكون وليوناردو دافنشي والبولندي فِيْلتو.
- نظرا لأهمية كتاب العلامة حسن بن الهِيْثم، فقد تمت ترجمة هذا الكتاب أكثر من عدة مرات إلَّى اللغة اللاتينية.
- ومن أهم الأمور التي تناولها الحسن بن الهِيْثم فِيْ كتابه أن الضوء مستقل عَنّْ اللون، وكانت هذه أول مرة يحلل فِيْها عملية الإبصار.
- وبجانب أشعة الضوء التي أظهرها العلماء الأوائل على لسان الحسن بن الهِيْثم أن أشعة الضوء تخرج من العين وتسطع على الأشياء فنراها.
- وبينما اختبر الحسن بن الهِيْثم هذه النظرية وتحدث عَنّْها، قال إنها تخرج من كل جزء من أجزاء الجسم وتصل إلَّى العين، ثم تنقل صورتها إلَّى المخ والعين.
- اكتشف الحسن بن الهِيْثم ظاهري الانكسار والانعكاس. كان مهتمًا بدراسة العدسة وكشف أن تكبير حجم العدسة يعتمد على مقدار التحدي للعدسة.
مراحل الكشف عَنّْ الضوء
- فِيْ وقت ما قبل القرن التاسع عشر، اعتقدوا أن الضوء يتكون من الذرات.
- تأتي من العين أو الجسم الذي ننظر إليه، وتنسب هذه الفكرة إلَّى العالم العظيم إسحاق نيوتن.
- حتى عام 1678، كان تفسير نيوتن للنظرية هُو الفرضية الصحيحة.
- حتى أوضح عالم الفلك والفِيْزيائي الهُولندي كريستيان هِيْغنز أن الضوء ليس أكثر من موجات مثل أمواج البحر.
- نتيجة لهذه النظرية، تم شرح ظاهري الانكسار والانعكاس.
- جاء العالم يونغ وأثبت أن شعاع الضوء عبارة عَنّْ موجة تتداخل مع الضوء، وهذا ما يجعل شدة الضوء تختفِيْ.
- أو تزداد شدة شعاع الضوء، لذا فإن الزيادة والنقصان هما ظاهرتان فقط يتم تحديدهما بالتداخل، وهُو ما يُعرف باسم التدمير.
- وأيضًا البناء ثم دعم نظرية ماكسويل العالمية بأن الضوء عبارة عَنّْ موجة.
من اكتشف سرعة الضوء
- فِيْ عام 1676 كان أول قياس حقيقي لقياس سرعة الضوء.
- من يد عالم الفلك الدنماركي رومر الذي عمل فِيْ مرصد باريس.
- أجرى رومر دراسة على أحد أقمار المشتري، المسمى Io، وهُو القمر الذي خسوفه كوكب المشتري.
- وفِيْ الأوقات العادية، كان هذا القمر يدور حول كوكب المشتري فِيْ مدار دائري بمعدل منتظم وثابت.
- حتى اكتشف رومر ذات يوم أن تاريخ الكسوف قد تم تأجيله لفترة من الوقت، ثم عاد إلَّى وقته المعتاد مرة أخرى.
- فِيْ سبتمبر 1676، كان رومر يأمل فِيْ أن يتأخر خسوف أيو، الذي يدور حول كوكب المشتري، لشهر نوفمبر بعشر دقائق من تاريخه المقرر.
- ثبت أن تنبؤاته صحيحة حتى اكتشف أن المسافة بين الأرض والمشتري تختلف مع تحرك الأرض والمشتري فِيْ مداريهما.
- كَمْا تم اكتشاف أن الضوء المنبعث من قمر آيو هُو الضوء الذي ينعكس من أشعة الشمس التي استغرقت بعض الوقت لتصل إلَّى كوكب الأرض.
- عَنّْدما تكون الأرض بعيدة عَنّْ المشتري، سيكون هناك مسافة أكبر لسير الأشعة الضوئية.
- بعد ذلك، استنتج عالم الفلك رومر أن الضوء يستغرق وقتًا وسرعة 22 دقيقة للوصول إلَّى كوكب الأرض.
- إذن، مكتشف سرعة الضوء هُو عالم الفلك الدنماركي رومر.
نوصي أيضًا بما يلي