لماذا يتبدد الضوء عندما يجتاز الموشور ؟

في الفراغ تسير جميع الموجات الكهرومغناطيسية المختلفة بنفس السرعة :
C = 3.10^8 m/s

كل موجة كهرومغناطيسية تتميز بتردد f معين خاص بها ولا يتغير هذا التردد عندما تنتقل الموجة الكهرومغناطيسية من وسط الى آخر ، في هذه الفقرة لن نتكلم عن جميع الموجات الكهرومغناطيسية بل سوف نقتصر فقط على الضوء المرئي وهو الذي نشاهد فيه ظاهرة التبدد بالعين المجردة ، وظاهرة تبدد الضوء هي تفكك الضوء الأبيض الى عدة الوان كما يظهر في الصورة .

Lucas V. Barbosa [Public domain], via Wikimedia Commons

عندما ينتقل الضوء من الفراغ الى وسط مادي شفاف فإن طول موجته يتغير وبما أن تردد الموجة ثابت ولا يتغير مهما كان وسط الانتشار فإن سرعة الموجة لابد وأن تتغير في هذا الوسط .

لكن السؤال الذي يطرح نفسه هنا هل تسير جميع الألوان (الضوء المرئي) داخل هذا الوسط المادي الشفاف بنفس السرعة أم أن السرعة تختلف من لون إلى آخر ؟

لدينا العلاقة التي تربط طول الموجة بسرعتها ، نعتبر λ في الفراغ و ‘λ داخل وسط مادي شفاف :

في الفراغ لدينا :

λ = c/f (1)

وفي وسط مادي شفاف :

λ’ = v/f (2)

نقسم العلاقة (1) على العلاقة (2) :

λ/λ’ = c/v = n (3)

نلاحظ هنا أن معامل الانكسار n يتعلق بالتغير في الطول الموجي للضوء .

نعلم مسبقا أنه لكل لون من الالوان المرئية التي يتكون منها الضوء الابيض طول موجي خاص به وهذا يدل على ان الموشور ليس له معامل انكسار واحد لجميع الألوان !

بل له لكل لون معين معامل انكسار خاص به! وهذا يوضحه أكثر قانون كوشي في العلاقة التالية :

n(λ) = A +B/λ^2

حيث أن كل من A و B ثوابت موجبة ويتبين من خلال هذه العلاقة أنه كلما كان طول الموجة أكبر سوف يكون له معامل إنكسار أصغر ، وبما أن اللون الأحمر له طول موجي كبير سوف يكون له معامل إنكسار nr صغير مقارنة مع باقي الالوان ، والضوء الازرق له طول موجي أصغر من الاحمر فسوف يكون له معامل انكسار nb اكبر من الضوء الاحمر .

لدينا من خلال العلاقة (3) :
v = c/n

ومنه فإن معامل الانكسار متناسب عكسيا مع سرعة الانتشار في الوسط اي كلما كان معامل الانكسار اصغر كانت السرعة اكبر ، وبما أن معامل انكسار الضوء الاحمر اصغر من معامل انكسار الضوء الازرق :

nr < nb

فإن سرعة الضوء الاحمر داخل الموشور سوف تكون أكبر :

vr > vb

وهذا ما سوف يجعل الضوء الأبيض يتبدد بعد خروجه من الموشور لأن الألوان داخل الموشور أصبحت تسير بسراعات مختلفة كما وضحنا و كإضافة أخرى فحتى زاوية الانحراف عند الخروج من الموشور تتعلق بالسرعة داخل الموشور فكلما كانت السرعة أكبر كانت زاوية الإنحراف أقل وهذا موضح على الصورة حيث نرى أن الأزرق له زاوية إنحراف أكبر من الأحمر .

▪ملاحظة
بخصوص الهواء رغم أنه وسط مادي إلا ان معامل انكساره لجميع الالوان تقريبا يساوي واحد ونعتبر ان س عة الضوء في الفراغ هي نفسها في الهواء لجميع الألوان .

تحرير شعيب المستعين


اقرأ أيضا :

choaib el moustaine

Read Previous

لماذا نستعمل في الفيزياء أحيانا الرمز dx وأحيانا أخرى نستعمل δx ، ما الفرق إذن بين التعبيرين ؟

Read Next

الفرق بين المرجع الغاليلي والمرجع غير الغاليلي : الجزء الأول

3 Comments

  • السلام عليك، شكرا لك على هذا المقال عندي سؤال يتعلق بضوء الشمس الأبيض و لون السماء، نعلم ان لون السماء الازرق ناتج عن تبدد الضوء الأبيض لكن الهواء معامل انكساره 1 اي v=c ادن ما المسؤول على هذا التبدد هل هي جزيئات الماء الموجودة على شكل قطرات الماء ام نوع آخر من particules؟

  • السلام عليكم، شكرا على هذا المقال لدي سؤال يخص ضوء الشمس الأبيض و لون السماء نعلم ان n=1 اذن c=v هذا يعني استحالة تبدد الضوء الأبيض سؤالي هو ما الذي يجعل السماء الزرقاء هل بسبب جزيئات الماء الموجودة في الهواء ام ماذا ؟
    شكرا،

  • جواب منقح و مصحح :
    طول الموجة لا يتغير في الوسط و يبقى تابت، فلو تغير لما تبدد الضوء عندما يجتاز الموشور، في حين يمكننا ان نرسل طولا موجيا وحيدا الى الموشور فعند اجتيازه الموشور لن يتغير فسيبقى على ماهو عليه داخل و خارج الموشور، الشيء الدي يتغير هو معدل الانكسار الدي يتغير بتغير الموجة اي يمكننا القول ان كل موجة لها معامل انكسار خاص بها في جميع الاوساط التي يكون لها معامل انكسار اكبر من واحد، فقط الشكل الهندسي للموشور يساعد على التفريق بين ألأشعة بشكل أكير ، للان هندسته مبينبة على الشكل التالي : وَسْط له معامل انكسار اقل تم يليه وَسط له معامل انكسار اكبر ثم وسط دو معامل انكسار اقل و تكون زاوبة التلاقيفي الوجه الدي يخرج منه الضوء معاكسة على ما هي عليه في الوجه الدي يدخل من الضوء الى الموشور، مما يساعد على تفرقة الاشعة …..و علاقة بنفس تالموضوع يمكننا برهنة العكس فادا اخدت الفارق بين معامل الانكسار لضوء الازرق و الاحمر و طبقت عليه قانون ديكارت للانكسار فلن تجد فرقا كبيرا في زاوية الانكسار بين الازرق و الاحمر و لن تلاحظ حتى الفرق في الالون.
    هنا يمكننا الرجوع للتصحيح بعد المغالطات في المقال، الطول الموجي يبقى تابتا دائما، و السرعة هي التي تتغير مما ينتج عنها تغير في التردد بينما الطول الموجي لا يتغير للانه ينتشر في وَسَط شفاف متجانس و خطي. في حين تزداد المدة الزمنية التي يقضيها الفوتون ليقطع طوله الموجي n مرة مقارنة مع سرعته في الفراغ ، اي ان ترردده نقص n مرة مقارنة مع الفراغ. بالإضافة أن معامل الانكسار n بشكل عام يتعلق بطول الموجة مهما كان الوسط و لروئيته لابد من وسط يساعد على ذلك كالشبكة او الموشور الذي يفرق بشكل اكبر بين الموجات المختلفة و يمكننا من ملاحظة هذا الفرق بالعين المجردة.
    يجب تصحيح المقال من فظلكم و اترائه بما تقدمت به أنفا …..
    ملحوظة : بالنسبة لقانون كوشي غالبا ما تكون المعاملات التابتة صغيرة جدا اي ان الفرق بين معامل الانكسار لضوء الازرق و الاحمر ليس الا بضع اجزاء من المئة 0.06 على الاكثر هنا يمككنا القيام بعملية بسيطة لمعرفة الفرق الزاوي بين انكسار لونين عندما يلتقيان في نفس الوقت بوسط مسطح دوا معامل اكبر:
    n1 sin(i1)=n2 sin(i2) pour le rouge
    n11 sin(i1) = n22sin(i22) pour le blue
    sin(i2)=n1/n2*sin(i1) و sin(i22)=n11/n22*sin(i1) أو يمكننا كتابة ايضا :
    sin(i22)=(n1+0.06)/(n2+0.06)*sin(i1)~n1/n2 sin(i)= sin(i22)
    لان : n1 اكبر نقريبا 100 مرة من 0.06 و هنا لدينا الحق ان نقوم بهذا التقريب بين القيمتين ……….
    في حين في الموشور القائم كلما كان معامل الانكسار اكبر و زاوية الموشور اكبر كلما كان تبدد الضوء اكبر بكثير و ملحوظ و هنا يمككنا القول ان تبدد الضوء في الموشور هو بفعل الشكل الهندسي للموشور الذي يساعدنا على تكبير الفرق الصغير في الانحراف بين الالوان.

Leave a Reply

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

error: Content is protected !!