تفاعل الضوء مع الأجسام

تفاعل الضوء مع الأجسام


ما هو الفرق بين الضوء الطبيعي والضوء الصناعي ؟
ما هو الجسم المعتم والجسم الشفاف ؟
ما هو تأثير الطاقة الإِشعاعية على الأجسام التي تسقط عليها ؟
كيف ينتقل الضوء من جسم مضيء ؟

إن الإجابة على هذه الأسئلة تعتمد على شكل الطاقة الإشعاعية ، وعلى طبيعة الجسم .

الأجسام المضيئة والأجسام المستضيئة
أنت تعلم أن حولك مصادر عديدة للضوء مثل الشمس ، النجوم ، المصابيح ، وهي تشترك جميعها في أنها ليست حية . ولكن هل تعلم أن بعض الأحياء تصنع الضوء بنفسها ، من مثل بعض أنواع الحشرات و الديدان والنباتات وأسماك الأعماق في البحار .

تسمى الأجسام ( الحية وغير الحية ) التي تُصدر الضوء بنفسها أجساماً مضيئة . أما الأجسام التي تُصدر ( أو تعكس ) ضوءاً لا تصنعه بنفسها، فتسمى أجساماً مستضيئة .
الضوء الطبيعي والضوء الصناعي
يسمى الضوء الصادر عن الأجسام المضيئة ضوءاً طبيعياً أما الضوء الصادر عن بعض الأجسام المستضيئة فيسمى بالضوء الصناعي مثل الضوء المنبعث من المصباح الكهربائي .
كيف غير الضوء الصناعي حياتك ؟ تصور الحياة التي كنت ستعيشها لو اعتمدت فقط على مصادر الضوء الطبيعي ؟
الجسم المعتم والجسم الشفاف

ما الذي يحدث عندما يسقط ضوء مرئي على نافذة زجاجية ؟

لعلك تلاحظ أن معظم الضوء ينفذ من خلال الزجاج . وأنه لا يحدث أي تغير للزجاج أو للضوء .
ولأن الضوء ينفذ من خلال الزجاج فإننا نسمي الزجاج جسماً شفافاً بالنسبة للضوء المرئي .
ولكن هل ينُفذ الزجاج كل أنواع الطاقة الاشعاعية ؟
لا شك أن الاجابة على هذا السؤال هي بالنفي كما تُظهر تجاربنا الحياتية والتجارب العلمية . فعلى سبيل المثال : معظم الأشعة فوق البنفسجية لا تنفذ من خلال الزجاج
وأي سطح لا يُنفذ أي نوع من أنواع الطاقة الإشعاعية يعتبر جسماً معتماً بالنسبة لهذا النوع .
وهكذا فإن الزجاج يعتبر جسماً معتماً بالنسبة لمعظم أنواع الأشعة فوق البنفسجية ، بينما هو جسم شفاف بالنسبة للضوء المرئي .
لكي تتوخى الدقة العلمية فإنك يجب ألا تكتفي بتصنيف الأجسام إلى معتمة أو شفافة . ولكنك يجب أن تذكر أي الأنواع من الطاقة الاشعاعية تنفذ أو لا تنفذ من خلال هذه المادة .
فمثلاً تكون يدك جسماً معتماً بالنسبة للضوء المرئي ، ولكنها شفافة بالنسبة للأشعة السينية وكذلك فإن الحائط يمكن اعتباره معتماً بالنسبة للضوء المرئي ، وشفافاً بالنسبة لموجات الراديو .
عرفت أن الجسم الشفاف لأي نوع من الطاقة الاشعاعية لا يتغير كثيراً عند سقوط هذا النوع من الأشعة عليه . ولكن ماذا عن الأجسام المعتمة ؟ هل تتغير ؟؟
افرض أن جسماً ما هو جسم معتم بالنسبة لنوع من أنواع الطاقة الاشعاعية ، وفي هذه الحالة فإن هذا الجسم إما أنه سيعكس أو يمتص ( يوقف ) هذا النوع من الطاقة . وإذا كانت معظم الطاقة الإشعاعية الساقطة على الجسم المعتم منعكسة فإن حرارة الجسم لن تتغير كثيراً ، ولكن إذا امتص ( أوقف ) الجسم هذه الطاقة فإن حرارته سترتفع ! لماذا ؟ عندما تمتص ( توقف ) الطاقة الإشعاعية فإنها تتحول إلى طاقة حرارية وهكذا ترتفع درجة حرارة الجسم المعتم .
من المعلوم أن الأشعة فوق البنفسجية تسبب الحروق للجسم الذي يتعرض لأشعة الشمس المباشرة لفترة طويلة. فهل تسبب لك أشعة الشمس الحروق من خلال الزجاج ؟ لماذا ؟
الانعكاس والانكسار :
ينتقل الضوء ، سواءً أكان الضوء طبيعياً أم صناعياً ، من مصدر الضوء إلى خارجه في جميع الاتجاهات وفي خطوط مستقيمة ما لم يتغير الوسط الذي ينتقل فيه أو يعترض طريقه جسماً ما ويؤثر به.
أنت تعلم الآن أن سرعة الضوء تختلف باختلاف الوسط الذي يمر فيه . ولكن هل تعلم أن الوسط المادي يمكن أن يغيّر اتجاه سير الأشعة الضوئية ؟ إن هذا التغير يحدث إما عن طريق الانعكاس ( Reflection ) أو عن طريق الانكسار ( Refraction ) .
انعكاس الضوء :
تعكس الأجسام المختلفة الضوء بنسب متفاوتة ولابد أنك لاحظت مرات عديدة انعكاس الضوء أو ارتداده عن سطح معين . وفي واقع الحال يحدث دائماً انعكاس لجزء معين من الضوء عند سقوطه على سطح ما سواء أكان هذا السطح معتماً أو شفافاً .
الشفافة مسار الضوء الساقط عليها بطريقة مختلفة . فعندما يدخل الضوء إلى الجسم ( ويخرج منه ) فإنه يغير اتجاهه . أي أن الضوء ينحني . وانحناء الضوء هذا عند انتقاله من وسط مادي إلى آخر يسمى " الانكسار " . وما يسبب الانكسار هو أن الضوء عندما يسقط على وسط شفاف بزاوية معينة فإن سرعته في الوسط الثاني تصبح أقل من سرعته في الهواء . والانكسار يحدث أيضاً في الهواء عندما يدخل الضوء القادم من الشمس الغلاف الجوي حول الأرض. وكذلك تحدث ظاهرة الانكسار في السوائل . فعندما تسقط أشعة الضوء على سطح السائل فإنها تنحني.