بحث فيزياء عن الضوء
إجابة معتمدة
مطلوب مني في المدرسة بحث فيزياء عن الضوء يريت أحد يقدر يساعدني أو يوفرلي معلومات أقدر أكون منها البحث وبارك الله فيكم على المساعدة تكفون بسرعة . الضوء هو إشعاعٌ كهرومغناطيسيّ يُوجد داخل جزء مُعيَّن من الطيف الكهرومغناطيسيّ، ويُعدّ الضوء واضحاً للعين البشريّة، وتوجد موجاته بين 380 إلى 730 نانومتر؛ أيّ بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجيّة،[١] ويُعدّ المصدر الرئيس للضوء على سطح الأرض هو ضوء الشمس، حيث تصل الطاقة المُنبعثة من الشمس باعتبارها ضوءاً؛ لتساهم في خلق السكّريات في النباتات الخضراء ضِمن عمليّة تُعرف بالتمثيل الضّوئي.[٢] كانت النار قديماً إحدى المصادر المُهمّة للضوء، ثم اعتمد الإنسان على المصابيح الحديثة والإضاءة الكهربائيّة.[٣] يوجد بعض أنواع الحيوانات التي تُصدر ضَوءاً من أجسامها كاليراعات (بالإنجليزيّة: Fireflies)،[٤] وبعض أنواع الحبّار.[٥] تُعدّ الانبعاثات الحراريّة (بالإنجليزيّة: Thermal radiation) إحدى أشكال مصادر الضّوء، ويكون انبعاث الحرارة فيها بجميع الاتجاهات، وتصل إلى سطح الامتصاص بسرعة الضّوء، كما أنّها لا تحتاج إلى وسط ناقل، ومن أبرز الأمثلة عليها تسخين الشمس لسطح الأرض.[٦]
خصائص الضوء الانعكاس والانكسار عند سُقوط الضوء على سطح بين مادّتين ذات مُعامليّ انكسار (بالإنجليزيّة: Refractive indices) مُختلفين، فسيحدُث أمران؛ انعكاس الضّوء الساقط بزاوية محصورة بين الخط المُعامِد للسطح وخط الضوء الساقط عليه؛ أي أنَّ زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس، وانكسار الضّوء بزاوية تعتمد على زاوية السقوط ونوع المادة، وبالتالي فإنّ الضوء سيعبُر السّطح ذي معامل الانكسار المختلف؛ في حال كانت المادة تسمح بمرور الضوء من خلالها (شفّافة).[١] التشتُّت إنَّ اختلاف مُعامِل الانكسار لكُلّ طول موجي للضوء يُنتج تأثيراً يُدعى التشتُّت الضوئي، ومن أبرز الأمثلة على هذه الخاصيّة هو مرور الضّوء الأبيض في منشور ثُلاثي؛ إذ سوف ينكسر الضوء داخل المنشور بزوايا مُختلفة عن بعضها البعض تِبعاً للأطوال الموجيّة، وعند خروج الضوء من المنشور ستظهر الأطوال الموجيّة للألوان المُختلفة الناتجة من انكسار الضوء الأبيض. إنَّ أطول طول موجي للاشعاعات الناتجة هو الطول الموجي للأشعّة الحمراء؛ حيثُ إنَّ مُعامِل الانكسار لها أقلّ منها للاشعاعات المُنكسرة الأخرى كالبنفسجيّ.[١] الامتصاص عند مرور الضوء في مادّة شفّافة، فإنَّ بعض طاقته سوف تتشتَّت على شكل طاقة حراريّة، لذلك فسيفقد الضوء بعضاً من شدّته، وعند حصول ذلك الامتصاص للطّاقة الحراريّة للأطوال الموجيّة المُختلفة للضوء؛ فإنَّ الضوء المارّ في هذه المادّة الشفّافة سيُظهر فقط الأطوال الموجيّة التي لم يتم امتصاصها. لذلك؛ فإنَّ هذا الضّوء المارّ سيظهر على هيئة لون يُسمّى لون امتصاص المادّة.[١] سرعة الضوء تصل سرعة الضوء في الفراغ إلى 1.07 مليار كيلومتر في السّاعة، وكانت أوّل تجربة لقياس هذه السرعة من قبل عالم الفيزياء الدانيماركيّ رومر في عام 1676م باستخدام التلسكوب، واستنتج بأنّ حساب سرعة الضوء تحتاج إلى 22 دقيقة لكي يجتاز قطر الأرض، وعلى الرغم من ذلك؛ فإنّه لم يتمكن من معرفة السرعة، وبعد ذلك؛ تمَّ إجراء اختبار آخر أكثر دقة من قِبَل العالمان الفرنسيّان (هيبوليت فيزو) و(ليون فوسلت) في القرن التّاسع عشر؛ حيثُ توصّلوا إلى نتائِج أكثر دقّة من التّجارُب السّابقة؛ فقد أظهرت النتائج بأنّ سرعة الضوء هي 315 مليون متر في الثانية، وأُجري بعد ذلك العديد من التجارب من قِبل العلماء كأمثال (ويلهيم إدوارد) و(يبير)، و(هيوغنز)، وإسحاق نيوتن، وألبرت آينشتاين.[١٠]
خصائص الضوء الانعكاس والانكسار عند سُقوط الضوء على سطح بين مادّتين ذات مُعامليّ انكسار (بالإنجليزيّة: Refractive indices) مُختلفين، فسيحدُث أمران؛ انعكاس الضّوء الساقط بزاوية محصورة بين الخط المُعامِد للسطح وخط الضوء الساقط عليه؛ أي أنَّ زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس، وانكسار الضّوء بزاوية تعتمد على زاوية السقوط ونوع المادة، وبالتالي فإنّ الضوء سيعبُر السّطح ذي معامل الانكسار المختلف؛ في حال كانت المادة تسمح بمرور الضوء من خلالها (شفّافة).[١] التشتُّت إنَّ اختلاف مُعامِل الانكسار لكُلّ طول موجي للضوء يُنتج تأثيراً يُدعى التشتُّت الضوئي، ومن أبرز الأمثلة على هذه الخاصيّة هو مرور الضّوء الأبيض في منشور ثُلاثي؛ إذ سوف ينكسر الضوء داخل المنشور بزوايا مُختلفة عن بعضها البعض تِبعاً للأطوال الموجيّة، وعند خروج الضوء من المنشور ستظهر الأطوال الموجيّة للألوان المُختلفة الناتجة من انكسار الضوء الأبيض. إنَّ أطول طول موجي للاشعاعات الناتجة هو الطول الموجي للأشعّة الحمراء؛ حيثُ إنَّ مُعامِل الانكسار لها أقلّ منها للاشعاعات المُنكسرة الأخرى كالبنفسجيّ.[١] الامتصاص عند مرور الضوء في مادّة شفّافة، فإنَّ بعض طاقته سوف تتشتَّت على شكل طاقة حراريّة، لذلك فسيفقد الضوء بعضاً من شدّته، وعند حصول ذلك الامتصاص للطّاقة الحراريّة للأطوال الموجيّة المُختلفة للضوء؛ فإنَّ الضوء المارّ في هذه المادّة الشفّافة سيُظهر فقط الأطوال الموجيّة التي لم يتم امتصاصها. لذلك؛ فإنَّ هذا الضّوء المارّ سيظهر على هيئة لون يُسمّى لون امتصاص المادّة.[١] سرعة الضوء تصل سرعة الضوء في الفراغ إلى 1.07 مليار كيلومتر في السّاعة، وكانت أوّل تجربة لقياس هذه السرعة من قبل عالم الفيزياء الدانيماركيّ رومر في عام 1676م باستخدام التلسكوب، واستنتج بأنّ حساب سرعة الضوء تحتاج إلى 22 دقيقة لكي يجتاز قطر الأرض، وعلى الرغم من ذلك؛ فإنّه لم يتمكن من معرفة السرعة، وبعد ذلك؛ تمَّ إجراء اختبار آخر أكثر دقة من قِبَل العالمان الفرنسيّان (هيبوليت فيزو) و(ليون فوسلت) في القرن التّاسع عشر؛ حيثُ توصّلوا إلى نتائِج أكثر دقّة من التّجارُب السّابقة؛ فقد أظهرت النتائج بأنّ سرعة الضوء هي 315 مليون متر في الثانية، وأُجري بعد ذلك العديد من التجارب من قِبل العلماء كأمثال (ويلهيم إدوارد) و(يبير)، و(هيوغنز)، وإسحاق نيوتن، وألبرت آينشتاين.[١٠]