عناصر الموضوع تعبر عن تداخل الضوء.
تعريف الضوء
- الضوء هو نوع من الطاقة يتكون من موجات كهرومغناطيسية ، أو طيف كهرومغناطيسي ، ومزيج من الطاقة الكهرومغناطيسية والكهرباء.
- هناك تردد محدد للإشعاع الكهرومغناطيسي يتراوح من 400 نانومتر إلى 700 نانومتر ، وهناك نوعان من الموجات الكهرومغناطيسية ، الموجات الطويلة والموجات القصيرة.
- تشمل الموجات الطويلة الموجات الحمراء ، والميكروويف ، والموجات القصيرة تشمل الموجات البنفسجية ، والأشعة السينية ، وأشعة جاما ، وتوجد في بعض الحيوانات مثل النحل.
- يتكون الإشعاع الضوئي من مجموعة من الموجات الكهرومغناطيسية ، ونرى هذه الموجات الكهرومغناطيسية بالعين المجردة عندما تنعكس من أجسام شفافة.
- تظهر هذه الموجات بألوان مختلفة وتسمى ألوان الطيف السبعة ، ويختلف الطول الموجي عن بعضها البعض ، لأن الموجة ذات اللون البنفسجي هي الأقصر.
- أما الموجة باللون الأحمر فهي الأطول ، وفي الوسط باقي الألوان وهي الأزرق والبرتقالي والأصفر والأخضر.
تدخل خفيف
- التداخل الضوئي هو ظاهرة إضعاف أو تقوية اهتزازات النقاط المتوسطة لموجات الضوء ، وتتشكل هذه النقاط عندما يلتقي قطارا موجيان ويتداخلان مع بعضهما البعض ، وتختلف قوة الأمواج في أماكن مختلفة.
أنواع مختلفة من التداخل البصري
أولاً: التداخل الهدام
- يتكون من نقاط تمر بين مسافتين بين مصدرين حتى يصبح الفرق مساويًا لنصف الطول الموجي الفردي مضروبًا في عدد فردي.
- يحدث هذا التداخل في بعض المناطق التي يكون الضوء فيها منخفضًا ، لذلك لا توجد اضطرابات وتكون مناطق العقد مثل الموجات الواقفة.
- ومع ذلك ، هناك شرط أساسي لحدوث تداخل مدمر ، وهو أن الرقم الفردي بين مساري الموجتين ونصف موجاتهما يجب أن يكون عددًا فرديًا.
ثانياً: التدخل البناء
- إنها مجموعة من الخطوط التي تمر عبر نقاط بعيدة عن مصدرين لهما نفس المسافة ، وهما مسافتان بينهما ، حتى يصبح الطول الموجي مساويًا للصفر.
- يحدث هذا الاختلاف فقط في مناطق محددة ، وهي المناطق التي يكون فيها الضوء شديدًا ، بحيث يكون الاضطراب كبيرًا ، مثل مناطق المعدة في الموجات الواقفة.
- الشرط لحدوث التداخل البناء هو أن المسار ونصف الموجات يجب أن تكون متساوية أو أن الطول الموجي يساوي عددًا صحيحًا.
تجربة علم التداخل البصري
- أجرى العالم M. Young Double Slit تجربة لاختبار نظرية التداخل البصري في عام 1801 ، وفي هذه التجربة عمل على إسقاط الضوء المباشر في موجة واحدة.
- هذا من خلال (N) وهو لون واحد حيث سقط هذا الضوء وشكل حاجزين متشابهين وسميتهما (N1، N2) وهذا يؤدي إلى وجود مادة خفيفة وجزيئات صغيرة.
- كما تسبب في ظهور خطين مضيئين على الشاشة خلف الفتحتين ، وشرح العالم يونغ وفسر حالة تداخل الضوء الذي حدث بين قطاري هاتين الموجتين (N1 ، N2).
- بالطبع هناك بعض الاستنتاجات التي توصل إليها العالم يونغ بعد إجراء هذه التجربة ، حيث وجد تراكب موجات الضوء المنبعثة من الشقين المتجاورين.
- بالإضافة إلى ظهور الأهداب الضوئية في مختلف المناطق المظلمة من الحاجز ، تم استخدام هذه التجربة في العديد من الدراسات ، مثل دراسة ظاهرة تداخل الضوء.
- تستخدم هذه التجربة لتحديد المسافة بين حافتين متتاليتين من نفس النوع ، وتستخدم هذه التجربة أيضًا لتحديد الطول الموجي للضوء أحادي اللون ، حيث أن اللون الأحمر هو اللون المفضل عند إجراء هذه التجربة.
بعض الملاحظات العلمية عن التداخل البصري
- تم إجراء العديد من التجارب على ظاهرة تداخل الضوء ، ولكن لا يمكن لأي عالم أن يجد تفسيرًا علميًا ومنطقيًا لهذه الظاهرة الفريدة مثل الاستقطاب.
- ومع ذلك ، هناك بعض الحقائق التي تمكن العالم فرينل من الوصول إليها من خلال دراساته ، وأكد فرينل أن شعاع الضوء يتكون من موجات عرضية.
- هناك بعض الحقائق الأخرى التي وجدها ، مثل أن التداخل البصري لا يمكن أن يحدث إلا في الموجات المتوافقة مع الوقت.
- الشعاع الذي ينتقل بين مصدرين مختلفين للضوء لا ينتج عنه تداخل ، ومن ذلك نفهم أنه لا يوجد اتفاق زمني بين الأشعة ما لم تنبعث من نفس المكان والمصدر ، ومن هناك نستنتج الحاجة إلى أشعة تنبعث من ضوء.
- حيث يكون تداخل الضوء أكثر وضوحًا على الشاشة ، فعندما يكون مصدر إشعاع الضوء من نفس اللون ، ويتم الحصول على الشعاع من خلال المرشحات الضوئية أو الزجاجات الخاصة ، والتي تسمح للضوء بالمرور عبر هذا اللون المحدد.
تاريخ نظريات تداخل الضوء
- وهناك بعض النظريات التي تم تنفيذها في الماضي ، مثل النظرية التي تبناها الإغريق والتي تقول إن المصدر الرئيسي للضوء هو العين البشرية ، لأن العين تبعث أشعةها على الأشياء التي نراها ويمكننا رؤيتها. من خلال هذه الأشعة.
- كانت هذه هي النظرية السائدة حتى ظهور العالم المسلم ابن الهيثم ، الذي غيّر وعدل الكثير من المفاهيم الخاطئة التي كانت لدى الناس في هذا العصر فيما يتعلق بالنور.
- حيث كان تفسير ابن الهيثم لهذا الموضوع كالآتي ، أن الضوء يسقط على الأشياء التي أمامنا ، ثم تنعكس موجات الضوء بالعين البشرية وتصل إلى الدماغ ، وهذا بدوره يوضح صورة الأشياء ويمكننا ذلك. رؤية هذه الأشياء.
- كتب ابن الهيثم كتاب “المناظير” وهذا الكتاب مخصص فقط لعالم البصريات وقد حقق هذا الكتاب نجاحًا كبيرًا حيث تمت ترجمته إلى العديد من اللغات.
- هناك رؤى من العالم الإنجليزي الشهير إسحاق نيوتن ، وبعض أفكاره كانت على النحو التالي ، حيث يقول إسحاق أن الضوء الأبيض هو طيف من ألوان الطيف السبعة.
- درس إسحاق نيوتن الضوء من وجهة نظر ميكانيكية ، وكان لديه بعض الحقائق التي أدركها ، مثل أن الضوء عبارة عن عدد كبير من الجسيمات الدقيقة الموجودة في الفضاء في خط مستقيم.
- لقد تعلم ذلك من خلال تجربة سلط فيها الضوء الأبيض على منشور زجاجي ، وتحول الضوء الأبيض الشفاف إلى ألوان الطيف السبعة.
خصائص الضوء
- هناك علاقة عكسية بين الطول الموجي والتردد ، لأن الموجات طويلة والتردد قصير.
- ينتقل الضوء في خطوط مستقيمة للغاية.
- ينتقل الضوء عبر الفضاء والهواء.
- للضوء سرعة كبيرة في الفراغ.
- ينحني شعاع الضوء عندما ينتقل من وسط إلى آخر ، وهو ما يسمى الانكسار.
- تتداخل موجتان مع بعضهما البعض وهذا يساعد على تضخيم الموجة وهذا يسمى التراكب أو التداخل.
- تدخل موجات الضوء ثقوبًا صغيرة ، وهذا ما يسمى الانعراج.
- يمر الضوء بين ثقبين قطرهما أقل بكثير من المسافة ، وهذا ما يسمى التداخل.
- استخدام أشعة جاما في قضبان الوقود.
- تستخدم الأشعة السينية لمعرفة ما بداخل أجسامنا.
- تستخدم الأشعة فوق البنفسجية لتطهير الأشياء وتحديد مناطق الولادة.
- تستخدم أفران الميكروويف لتنقية الطعام.
- يمكن الاتصال بين الدول المختلفة والمسافات الطويلة جدًا عن طريق موجات الراديو.
- لا يمكن رؤية النجوم الحمراء إلا باستخدام تلسكوبات الأشعة تحت الحمراء.
مصادر الاضاءة
1- مصادر الضوء الطبيعي
هناك بعض مصادر الضوء الطبيعي ، مثل ضوء الشمس والنجوم المرصودة والبرق.
2- مصادر الضوء الصناعي
هناك بعض مصادر الضوء الاصطناعية والتي من صنع الإنسان ، مثل الأضواء والليزر والراديو والتلفزيون والسخانات وأنابيب الأشعة السينية ، وهناك نوعان مهمان من الأطياف في الضوء.
النوع الأول
هم أطياف الامتصاص وأطياف الانبعاث ، لأن هذا الطيف وطيف الامتصاص يأتيان نتيجة مرور الضوء إلى الجسم الذي يمتص الضوء.
النوع الثاني
- كلها مواد لها درجات حرارة أعلى من الصفر المطلق.
- ومن مزايا هذا النوع أن كل جزء وذرة بداخله تحتوي على مجموعة مختلفة من الخطوط الطيفية ، وهذا ما يميزه عن الجزيئات والعناصر الأخرى.
- لا يمكن تفسير ظاهرة التداخل البصري من خلال نظرية نيوتن.
- يجب أن يكون هناك تطابق زمني بين موجات الضوء حتى لا يحدث خلل يمكن أن يسبب العديد من المشاكل.
- تصبح الصورة الواضحة على الشاشة أفتح عند إعادة إنتاج اللون المحدد.