ebraheam
08-12-2007, 01:01 PM
الضوء هذا بحث قمت بإعداده
بحث في الضوء (الجزء الأول)
آلية الرؤيا و النكسار والانعكاسات و العدسات وما إلى ذلك
إعداد و تقديم يحيى طويل (طٌوَيْلِبْ العلم)
المصادر:
• موقعwww.howstuffworks.com .
• كتاب الرؤيا لابن الهيثم .
• كتاب الفيزياء الصف العاشر الجمهورية العربية السورية.
• مصادر أخرى سيتم التنويه عنها .
المهم أن تعلم هذا و الذي هو كان مقدمة لكتاب الرؤيا:
إن المتقدمين من أهل النظر قد أمعنوا البحث عن كيفية إحساس البصر، وأعملوا فيه أفكارهم، وبذلوا فيه اجتهادهم، وانتهوا منه إلى الحد الذي وصل النظر إليه، ووقفوا منه على ما وقفهم البحث والتمييزعليه.ومع هذه الحال فآرائهم في حقيقة الإبصار مختلفة، ومذاهبهم في هيئة الإحساس غير متفقة، فالحير متوجهة، واليقين متعذر والمطلوب غير موثوق بالوصول إليه.فالحقائق غامضة، والغايات خفية، والشبهات كثيرة، والأفهام كدرة، والمقاييس مختلفة، والمقدمات ملتقطة من الحواس، والحواس التي هي العدد غير
مأمونة الغلط. فطريق النظر معفى الأثر، والباحث غير معصوم من الزلل، فلذلك تكثر الحيرة عند المباحث اللطيفة، وتتشتت الآراء ، وتفترق الظنون، وتختلف النتائج، ويتعذر اليقين.
تقدمة في الضوء:
إننا نرى الضوء من الصباح الباكر من وقت ما نستيقظ إلى الوقت الذي ننام فيه معتمدين على الضوء لكي نرى و نشاهد الأشياء من حولنا على أن الضوء هو مجموعو من الحزم الضوئية أو الأشعة الضوئية تنتشر بالأوساط الشفافة و في الخلاء أي وسط الهواء .
النظريات المطروحة فيما يتعلق بالضوء:
هناك نظريتان سائدتان في علم اللضوء:
• النظرية العامة للضوء photon أو المسمى الفوتونات
• نظرية الأمواج الضوئية أو ما يسمى wave
النظرية العامة :
تولدت هذه الفكرة عند اليونان القدماء و عند العرب (كتاب الرؤيا لابن الهيثم) على أن الضوء هو عبارة عن جرف أو سيل من الفوتونات photon أي stream.
مع العلم أن المتفق عليه أن الضوء يسير وفق خطوط مستقيمة مهما انعكس أو انكسر وأيضا أو جزيئات الضوء صغيرة جدا وسريعة الحركة جداًويقد سرعة الضوء بـ 400000كم/ثا
نظرية الـwave light:
وهي كانت فكرة Christian Huygens الذي اعتقد أن الضوء أنما هو موجة و الذي أثبت ذلك هو العالمThomas Young والذي اعتمد على أن الضوء عندما يمر من ثقب ضغير جدا فإن الضوء قادر على الانتشار و التبعثر وأيضا يتداخل مع الضوء الأخر المار من الوسط لآخر.
جاء Albert Einstein ليطور هذه النظرية في عام 1905 ويقول أن تأثير الـphotoelectric
في الأشعة التحت بنفسجية التي عندما تصتدم بالسطح لتواد إلكترونات من طاقة محزومة أو مخبأة تسمى الفوتونات.
وإن موجات الضوء تأتي قي عددة ترددات و التردد هذا هو عدد الموجات التي تجتاز نقطة في الفراغ في واحدة الزمن والتي يكون غالبا 1 ثانية وواحدتها هي الهيرتز أو (HZ) وععد هذه الترددات كبير جدا يعتمد تبنيدها على اللون مثلا هناك 430 ترليون( HZ) للأحمر كما في الراديو حيث تتجاوز بليون بليون(HZ)
HZ : HERTZ
الضوء كما ورد في كتاب ابن الهيثم:
وبعضهم يرى أن الشعاع خطوط مستقيمة هي أجسام دقائق
أطرافها مجتمعة عند مركز البصر، وتمتد متفرقة حتى تنتهي إلى المبصر، وإن ما وافق أطراف هذه الخطوط
من سطح المبصر أدركه البصر وما حصل بين أطراف خطوط الشعاع من أجزاء المبصر لم يدركه البصر،
ولذلك تخفى عن البصر الأجزاء التي في غاية الصغر والمسام التي في غاية الدقة التي تكون في سطوح
المبصرات. ثم إن طائفة ممن يعتقد أن مخروط الشعاع مصمت ملتئم ترى أن الشعاع يخرج من البصر على
خط واحد مستقيم إلى أن ينتهي إلى المبصر، ثم يتحرك على سطح المبصر حركة في غاية السرعة في الطول
والعرض لا يدركها الحس لسرعتها، فيحدث بتلك الحركة مخروط المصمت. وطائفة ترى أن الأمر
بخلاف ذلك وان البصر إذا فتح أجفانه قبالة المبصر حدث المخروط في الحال دفعة واحدة بغير زمان
محسوس. ورأى طائفة من جميع هؤلاء أن الشعاع الذي يكون به الإبصار هو قوة نورية تنبعث من البصر
وتنتهي إلى المبصر، وبتلك القوة يكون الإحساس. ورأى طائفة أن الهواء إذا اتصل بالبصر قبل منه كيفية
فقط، فيصير الهواء في الحال بتلك الكيفية شعاعاً يدرك به البصر المبصرات.
أنواع الحزم الضوئية :
للحزم الضوئية أنواع ثلاثة وهي:الحزم المتباعدة : وتكون الحزم الضوئية متباعدة إذا تزايدت المساحة المضاءة على حاجز يتحرك باتجاه الانتشار.(1)
الحزم المتقاربة : وتكون الحزم الضوئية تتقارب إذا تنقصت المساحة المضاءة على حاجز يتحرك باتجاه الانتشار.(2)
الحزم المتوازية : تكون الحزم الضوئية متوازية إذا ثبتت المساحة المضاءة على حاجز يتحرك بجهة الانتشار.(3)
ماذا عن الألوان ؟
إن الألوان تتشكل نتيجة تمازج ببين الموجات الصوتية أو بمعنى آخر ألوان الأضواء الأساسية والتي يتفرع منها باقي الألوان <تجربة الموشور و الضوء توضح ذلك> وللتوضيح تمعن في الشكل التالي.
تمازج الألوان في عمل التلفاز
الانعكاس
الانعكاس: و هو ارتداد الضوء نتيجة اصدامه بسطح عاكس.
الشكل (1) الشكل (2)
سنشرح آلية الانعكاس من الشكلين الآتيين :
أولا يجب أن تعلم أن الانعكاس لكي تتقنه يجب أن تتخيل الناظم و المحور على السطح العاكس بين الوارد و المنعكس
وفي الانعكاس تكون زاوية الورود (بين الناظم و الوارد ) تساوي تماما زاوية الانعكاس (بين الناظم و والشعاع المنعكس)انظر الشكل (2).
النقطة الثانية والأهم هي مبدأ رجوع الضوء:
يقول.لا تتوقف الطريق التي يسلكها الضوء بجهة انتشارها حبث يسلك شعاع ضوئي طريقاً ما ولإذا اسقطنا باتجاه معاكس سلك الطريق نفسه .
الناظم
س ء
ا
ملاحظة: إن من الطبيعي أنه لو أدرنا السطح العاكس بزاوية ما فإن الشعاع المنعكس تكون تساوي مثلي هذا الدوران.
الإثبات : -ملاحظة هامة جداً زاية الورود تساري زاوية الانعكاس لدا يمكن أن نقول ء = س الشكل( 3)-
س و سَ= 2(ء +يـه) (1)
ولكن س و سَ - س و ش = ش و سَ
نعوض (1)
2ء + 2يه – 2ء = هـ
ومنه هـ= 2يه
ش نَ ن س
يه
سَ هـ ء
يه
و
تطبيق :على الفقرة السابقة
تستخدم ظاهرة دوران شعاع منعكس بدوران المرآة في قياس الزوايا الصفيرة التي تُدَوِرُها بعض الأجهزة مثل المقياس الغلفاني ذو اإطار المتحرك حيث نضع مرآة صغيرة على إطار المقياس و على بعد ل منه نضع منبع مضيئ يرسل حزمة ضوئية متوازية ضيقة بحيث تسقط ناظمياً (بالمناسبة عند الانعكاس في حالة السقوط الناظمية ينطبق الشعاع الوارد على المرتدد)على المرآة بالزاوية نفسها وعند إمرار التيار في المقياس بزاوية (يه ) و بالتالي تدور المرآة بالزاوية نفسها و يدور الشعاع المنعكس عن المرآة بزاية (2يه) فتنتقل البقعة المضيئة من م إلى مَ مسافة س من الشكل نجد
ظل 2يه = س/ل (باعتباء 2يه صغيرة جداً فيكون 2يه بالراديان = ظل يه)
يه=س/2ل نقيس س واسطة مسطرة مدرجة ثم نقيس نحسب (يه)
كل 180ْ تقابل راديان
بشرط أن تكون الزاوية صغيرة جداً < 14ْ
الانكسار:
وهو التغير المفاجئ في منحى انتشار الضوء عند اجتيازه السطح الفاصل بين وسطين شفافين .
-والقاعدة الأساسية في الانكسار هي أن زاوية الانكساء أصغر من الورود إذا كان الانتشار من وسط أقل كسر إلر أكثر كسراً إي (ء>ر)وأما إذا كان الانتقال من وسط أكثر إلى أقل فإن زاوية الانكساء .
لماذا ينكسر الضوء ؟ إن سرعة انتشار الضوء تختلف من وسط إلى آخر وهذا التغير المفاجئ هو سبب انكسار الضوء.
وبالختام : بإذن الله هذا الجزء الأول لهذا البحث و الجزء الثاني سيختص بالعدسات بإذن الله ولن اختم هذا الجزء إلا كما يختتم كل مسلم حياته بأشهد أن لاإله إلا الله محمد رسول الله .
إذا أردة النسخة الثانية فعنواني البريدي هو [email protected]
و جزى الله من نشر هذا الجزء أو طوره خير الجزاء
و الحمد لله رب العالمين
سوريا –دمشق-مزة
06/07/1428
20/07/2007
لأي استفسار أو سؤال
ولمن يرغب بتوسيع البحث إرسال بريد إلكتروني على عنوني
أو لمن يبحث على شريك في أبحاث أخرى
[email protected]
أنجزه يحيى طويل
ملاحظة من يرغب بمجموعة من الكتب القديمة النادرة أن يبعث لي إيمل على عنواني البريدي
ولكن لدي سؤال كيف أضيف ملفات مرافقة
بحث في الضوء (الجزء الأول)
آلية الرؤيا و النكسار والانعكاسات و العدسات وما إلى ذلك
إعداد و تقديم يحيى طويل (طٌوَيْلِبْ العلم)
المصادر:
• موقعwww.howstuffworks.com .
• كتاب الرؤيا لابن الهيثم .
• كتاب الفيزياء الصف العاشر الجمهورية العربية السورية.
• مصادر أخرى سيتم التنويه عنها .
المهم أن تعلم هذا و الذي هو كان مقدمة لكتاب الرؤيا:
إن المتقدمين من أهل النظر قد أمعنوا البحث عن كيفية إحساس البصر، وأعملوا فيه أفكارهم، وبذلوا فيه اجتهادهم، وانتهوا منه إلى الحد الذي وصل النظر إليه، ووقفوا منه على ما وقفهم البحث والتمييزعليه.ومع هذه الحال فآرائهم في حقيقة الإبصار مختلفة، ومذاهبهم في هيئة الإحساس غير متفقة، فالحير متوجهة، واليقين متعذر والمطلوب غير موثوق بالوصول إليه.فالحقائق غامضة، والغايات خفية، والشبهات كثيرة، والأفهام كدرة، والمقاييس مختلفة، والمقدمات ملتقطة من الحواس، والحواس التي هي العدد غير
مأمونة الغلط. فطريق النظر معفى الأثر، والباحث غير معصوم من الزلل، فلذلك تكثر الحيرة عند المباحث اللطيفة، وتتشتت الآراء ، وتفترق الظنون، وتختلف النتائج، ويتعذر اليقين.
تقدمة في الضوء:
إننا نرى الضوء من الصباح الباكر من وقت ما نستيقظ إلى الوقت الذي ننام فيه معتمدين على الضوء لكي نرى و نشاهد الأشياء من حولنا على أن الضوء هو مجموعو من الحزم الضوئية أو الأشعة الضوئية تنتشر بالأوساط الشفافة و في الخلاء أي وسط الهواء .
النظريات المطروحة فيما يتعلق بالضوء:
هناك نظريتان سائدتان في علم اللضوء:
• النظرية العامة للضوء photon أو المسمى الفوتونات
• نظرية الأمواج الضوئية أو ما يسمى wave
النظرية العامة :
تولدت هذه الفكرة عند اليونان القدماء و عند العرب (كتاب الرؤيا لابن الهيثم) على أن الضوء هو عبارة عن جرف أو سيل من الفوتونات photon أي stream.
مع العلم أن المتفق عليه أن الضوء يسير وفق خطوط مستقيمة مهما انعكس أو انكسر وأيضا أو جزيئات الضوء صغيرة جدا وسريعة الحركة جداًويقد سرعة الضوء بـ 400000كم/ثا
نظرية الـwave light:
وهي كانت فكرة Christian Huygens الذي اعتقد أن الضوء أنما هو موجة و الذي أثبت ذلك هو العالمThomas Young والذي اعتمد على أن الضوء عندما يمر من ثقب ضغير جدا فإن الضوء قادر على الانتشار و التبعثر وأيضا يتداخل مع الضوء الأخر المار من الوسط لآخر.
جاء Albert Einstein ليطور هذه النظرية في عام 1905 ويقول أن تأثير الـphotoelectric
في الأشعة التحت بنفسجية التي عندما تصتدم بالسطح لتواد إلكترونات من طاقة محزومة أو مخبأة تسمى الفوتونات.
وإن موجات الضوء تأتي قي عددة ترددات و التردد هذا هو عدد الموجات التي تجتاز نقطة في الفراغ في واحدة الزمن والتي يكون غالبا 1 ثانية وواحدتها هي الهيرتز أو (HZ) وععد هذه الترددات كبير جدا يعتمد تبنيدها على اللون مثلا هناك 430 ترليون( HZ) للأحمر كما في الراديو حيث تتجاوز بليون بليون(HZ)
HZ : HERTZ
الضوء كما ورد في كتاب ابن الهيثم:
وبعضهم يرى أن الشعاع خطوط مستقيمة هي أجسام دقائق
أطرافها مجتمعة عند مركز البصر، وتمتد متفرقة حتى تنتهي إلى المبصر، وإن ما وافق أطراف هذه الخطوط
من سطح المبصر أدركه البصر وما حصل بين أطراف خطوط الشعاع من أجزاء المبصر لم يدركه البصر،
ولذلك تخفى عن البصر الأجزاء التي في غاية الصغر والمسام التي في غاية الدقة التي تكون في سطوح
المبصرات. ثم إن طائفة ممن يعتقد أن مخروط الشعاع مصمت ملتئم ترى أن الشعاع يخرج من البصر على
خط واحد مستقيم إلى أن ينتهي إلى المبصر، ثم يتحرك على سطح المبصر حركة في غاية السرعة في الطول
والعرض لا يدركها الحس لسرعتها، فيحدث بتلك الحركة مخروط المصمت. وطائفة ترى أن الأمر
بخلاف ذلك وان البصر إذا فتح أجفانه قبالة المبصر حدث المخروط في الحال دفعة واحدة بغير زمان
محسوس. ورأى طائفة من جميع هؤلاء أن الشعاع الذي يكون به الإبصار هو قوة نورية تنبعث من البصر
وتنتهي إلى المبصر، وبتلك القوة يكون الإحساس. ورأى طائفة أن الهواء إذا اتصل بالبصر قبل منه كيفية
فقط، فيصير الهواء في الحال بتلك الكيفية شعاعاً يدرك به البصر المبصرات.
أنواع الحزم الضوئية :
للحزم الضوئية أنواع ثلاثة وهي:الحزم المتباعدة : وتكون الحزم الضوئية متباعدة إذا تزايدت المساحة المضاءة على حاجز يتحرك باتجاه الانتشار.(1)
الحزم المتقاربة : وتكون الحزم الضوئية تتقارب إذا تنقصت المساحة المضاءة على حاجز يتحرك باتجاه الانتشار.(2)
الحزم المتوازية : تكون الحزم الضوئية متوازية إذا ثبتت المساحة المضاءة على حاجز يتحرك بجهة الانتشار.(3)
ماذا عن الألوان ؟
إن الألوان تتشكل نتيجة تمازج ببين الموجات الصوتية أو بمعنى آخر ألوان الأضواء الأساسية والتي يتفرع منها باقي الألوان <تجربة الموشور و الضوء توضح ذلك> وللتوضيح تمعن في الشكل التالي.
تمازج الألوان في عمل التلفاز
الانعكاس
الانعكاس: و هو ارتداد الضوء نتيجة اصدامه بسطح عاكس.
الشكل (1) الشكل (2)
سنشرح آلية الانعكاس من الشكلين الآتيين :
أولا يجب أن تعلم أن الانعكاس لكي تتقنه يجب أن تتخيل الناظم و المحور على السطح العاكس بين الوارد و المنعكس
وفي الانعكاس تكون زاوية الورود (بين الناظم و الوارد ) تساوي تماما زاوية الانعكاس (بين الناظم و والشعاع المنعكس)انظر الشكل (2).
النقطة الثانية والأهم هي مبدأ رجوع الضوء:
يقول.لا تتوقف الطريق التي يسلكها الضوء بجهة انتشارها حبث يسلك شعاع ضوئي طريقاً ما ولإذا اسقطنا باتجاه معاكس سلك الطريق نفسه .
الناظم
س ء
ا
ملاحظة: إن من الطبيعي أنه لو أدرنا السطح العاكس بزاوية ما فإن الشعاع المنعكس تكون تساوي مثلي هذا الدوران.
الإثبات : -ملاحظة هامة جداً زاية الورود تساري زاوية الانعكاس لدا يمكن أن نقول ء = س الشكل( 3)-
س و سَ= 2(ء +يـه) (1)
ولكن س و سَ - س و ش = ش و سَ
نعوض (1)
2ء + 2يه – 2ء = هـ
ومنه هـ= 2يه
ش نَ ن س
يه
سَ هـ ء
يه
و
تطبيق :على الفقرة السابقة
تستخدم ظاهرة دوران شعاع منعكس بدوران المرآة في قياس الزوايا الصفيرة التي تُدَوِرُها بعض الأجهزة مثل المقياس الغلفاني ذو اإطار المتحرك حيث نضع مرآة صغيرة على إطار المقياس و على بعد ل منه نضع منبع مضيئ يرسل حزمة ضوئية متوازية ضيقة بحيث تسقط ناظمياً (بالمناسبة عند الانعكاس في حالة السقوط الناظمية ينطبق الشعاع الوارد على المرتدد)على المرآة بالزاوية نفسها وعند إمرار التيار في المقياس بزاوية (يه ) و بالتالي تدور المرآة بالزاوية نفسها و يدور الشعاع المنعكس عن المرآة بزاية (2يه) فتنتقل البقعة المضيئة من م إلى مَ مسافة س من الشكل نجد
ظل 2يه = س/ل (باعتباء 2يه صغيرة جداً فيكون 2يه بالراديان = ظل يه)
يه=س/2ل نقيس س واسطة مسطرة مدرجة ثم نقيس نحسب (يه)
كل 180ْ تقابل راديان
بشرط أن تكون الزاوية صغيرة جداً < 14ْ
الانكسار:
وهو التغير المفاجئ في منحى انتشار الضوء عند اجتيازه السطح الفاصل بين وسطين شفافين .
-والقاعدة الأساسية في الانكسار هي أن زاوية الانكساء أصغر من الورود إذا كان الانتشار من وسط أقل كسر إلر أكثر كسراً إي (ء>ر)وأما إذا كان الانتقال من وسط أكثر إلى أقل فإن زاوية الانكساء .
لماذا ينكسر الضوء ؟ إن سرعة انتشار الضوء تختلف من وسط إلى آخر وهذا التغير المفاجئ هو سبب انكسار الضوء.
وبالختام : بإذن الله هذا الجزء الأول لهذا البحث و الجزء الثاني سيختص بالعدسات بإذن الله ولن اختم هذا الجزء إلا كما يختتم كل مسلم حياته بأشهد أن لاإله إلا الله محمد رسول الله .
إذا أردة النسخة الثانية فعنواني البريدي هو [email protected]
و جزى الله من نشر هذا الجزء أو طوره خير الجزاء
و الحمد لله رب العالمين
سوريا –دمشق-مزة
06/07/1428
20/07/2007
لأي استفسار أو سؤال
ولمن يرغب بتوسيع البحث إرسال بريد إلكتروني على عنوني
أو لمن يبحث على شريك في أبحاث أخرى
[email protected]
أنجزه يحيى طويل
ملاحظة من يرغب بمجموعة من الكتب القديمة النادرة أن يبعث لي إيمل على عنواني البريدي
ولكن لدي سؤال كيف أضيف ملفات مرافقة