الضوء الأبيض و الضوء وحيد اللون
عند بزوغ الشمس بعد سقوط المطر ، نلاحظ ظاهرة في الطبيعة .
- ماذا نسمي هذه الظاهرة ؟
- من أين تأتي ألوان قوس قزح ؟
- أذكر الألوان المشكلة لقوس قزح ، وكيف تسمى ؟
- تسمى ظاهرة قوس قزح .
- تأتي ألوان قوس قزح من خلال سقوط أشعة الشمس على قطرات المطر العالقة في الجو ، حيث تلعب دور موشور فتحلل ضوء الشمس الى شريط ملون بعدة الوان .
- الألوان المشكلة لقوس قزح هي : الأحمر ، البرتقالي ، الأصفر ، الأخضر ، الأزرق ، النيلي ، البنفسجي.
- تسمى ألوان قوس قزح طيف الضوء الأبيض .
- ماذا نلاحظ ؟
- أذكر الألوان المشكلة للشريط الملاحظ على سطح القرص .
- نلاحظ تشكل شريط من الألوان كما في ظاهرة قوس قزح .
- الألوان المشكلة لقوس قزح هي : الأحمر ، البرتقالي ، الأصفر ، الأخضر ، الأزرق ، النيلي ، البنفسجي.
إن مصدر الألوان السابقة هو دوما ضوءا مركبا ، مثل الضوء البيض للشمس الذي نتعامل معه كثيرا كمصدر للضوء في كثير من التجارب ، وأن هذه الألوان التي نراها هي نتيجة لتحليل الضوء الأبيض ، وتتشابه في مظهرها من حيث وجود الألوان المعروفة لقوس قزح .
نسقط حزمة ضوئية متوازية من مصدر للضوء الأبيض على احد وجهي موشور ، ونظبطه بحيث تخرج الحزمة من الوجه الآخر ، ثم نعترضها بشاشة كما بالشكل المقابل .
- ماذا تلاحظ ؟
- ماهي الألوان المتحصل عليهاعلى الشاشة ؟ وكيف تسمى ، ثم مثلها ؟
- نضع أمام الحزمة الضوئية الواردة مرشحا لونيا احمرا ، ماذا تشاهد على الشاشة ؟ وأين تسقط الحزمة البارزة ؟
- نلاحظ بروز حزمة ضوئية ملونة ( مقزحة ) من الموشور .
- تتشكل على الشاشة سبعة ألوان كما في قوس قزح وهي : الأحمر ، البرتقالي ، الأصفر ، الأخضر ، الأزرق ،النيلي ، البنفسجي ، ونسمي هذه الألوان طيف الضوء الأبيض .( التمثيل )
- نلاحظ على الشاشة بقاء اللون الاحمر واختفاء بقية الالوان ( يمتصها المرشح ) ، ويكون موضع الحزمة الحمراء تماما عند موضعها في التجربة السابقة ( حالة الطيف الكامل ) .
- عندما يعترض الموشور ضوءا ابيضا ، فانه يعطي ألوانا تكون " طيف الضوء الأبيض " وتسمى هذه الظاهرة " تبدد الضوء " .
- مصدر الوان الطيف هو الضوء الأبيض ، ونقول انه ضوء مركب .
- تبرز هذه الألوان من الموشور وفق ترتيب معين ، والضوء الأحمر هو اللون الذي يحدث له اقل انحراف والضوء البنفسجي اكبر انحراف .
يمكن اعادة تركيب الضوء الابيض بعدة طرق أهمها :
نأتي بقرص نيوتن الملون ونقوم بتدويره بسرعات متفاوتة ، فنلاحظ ضوء ابيض قليل الاضاءة ( يميل الى الرمادي ) وهذا يعود الى شدة الضوء المنعكس من القرص ، والمشهد الملاحظ هو تركيب الألوان حيث تتحسس العين لهذا التركيب .
نحقق التركيب التجريبي التالي :
نحصل على الطيف المستقبل على الشاشة بدون عدسة ، ثم نستخدم العدسة التي توضع في وضع معين وبتحريك الشاشة أو العدسة نحصل على الضوء المركب أي الضوء الأبيض على الشاشة .
نحقق التركيب التجريبي التالي :
في هذه الطريقة نستخدم ظاهرة تقريب الحزمة الضوئية البارزة من الموشور الأول بواسطة العدسة التي يتم تركيبها من جديد بواسطة الموشور الثاني ، والمخطط التجريبي مبني على تناظر التركيب وعلى مبدأ الرجوع العكسي للضوء ، إذ يمكن توجيه الحزمة الضوئية بأي اتجاه نريد .
في هذه التجربة يحدث تبدد أو تحليل الضوء الأبيض بواسطة الموشور الأول ثم الحصول على حزمة متقاربة للضوء البارز ثم تركيب الضوء بالموشور الثاني من جديد ، فنشاهد عمليتي التحليل والتركيب .
من التجارب السابقة نستنتج انه يمكن تحليل الضوء الأبيض إلى ألوان ، والعكس يمكن تركيب الألوان للحصول على الضوء الأبيض .
نسقط حزمة ضوئية من ضوء الليزر ( الأحمر مثلا ) على احدي وجهي موشور كما هو موضح في الشكل التالي :
- نلاحظ أن طيف ضوء الليزر الأحمر الوارد يبرز دون أن يتبدد .
نسمي ضوء الليزر " ضوء أو إشعاع وحيد اللون " أو ضوءا بسيطا ، وهو يختلف عن الضوء الناتج عن الترشيح والذي يبدو بلون واحد فهو ضوء مركب من عدة ألوان متقاربة .
من الدراسة السابقة وجدنا أن الضوء الأبيض يعطي طيفا متصلا من الألوان ، أما طيف ضوء الليزر الأحمر يتكون من إشعاع وحيد فنقول عنه ضوء وحيد اللون .
إن الضوء وحيد اللون يتميز بلونه الثابت ، كما يتميز بمقدار فيزيائي يسمى طول الموجة
تنقسم الإشعاعات وحيدة اللون إلى نوعين هما :
- إشعاعات مرئية ترى بالعين المجردة ولها طول موجة :
- إشعاعات غير مرئية لا ترى بالعين المجردة ، كالإشعاعات تحت الحمراء وفوق البنفسجية ، والأشعة السينية .
نحقق التجربة الموضحة بالشكل التالي :
نلاحظ أن كل إشعاع وحيد اللون داخل الموشور له انحراف معين ، يبدا بالأحمر وينتهي بالبنفسجي .
كما أن كل إشعاع وحيد اللون له سرعة انتشار تتعلق بقرينة انكسار مادة الموشور ، ويكون :
الانحراف داخل الموشور يعود إلى علاقة قرينة الانكسار مادة الموشور التي تتغير بتغير طول موجة كل إشعاع ، وقرينة الانكسار لها علاقة بسرعة الإشعاع في وسط معين حيث :
- : سرعة الضوء في الخلاء وتساوي.
- : سرعة الضوء وحيد اللون في الوسط .
- : قرينة انكسار مادة الوسط ( الموشور ) .
- : قرينة انكسار الخلاء أو الهواء وتساوي 1 .