مبدأ الإنتشار المستقيمي للضوء    
الظلال     







ما هي الفرضية التي يمكنكم طرحها عند مشاهدة هتين الصورتين؟
للتحقق من صحة فرضيتكم اقرؤوا بقية الموضوع؟



الإنتشار المستقيمي للضوء

عادة، لا يمكننا رؤية الأشعة الضوئية عندما تنتشر في الهواء أو الماء... ومع ذلك، ففي بعض الحالات يمكن مشاهدة الأشعة إذا كان الوسط الذي تخترقه يحتوي على دقائق تشتت الضوء، مثل الغبار والدخان والضباب...
هذه المشاهدات وغيرها تبين أن الضوء ينتشر وفق خطوط مستقيمية، ويمكننا التأكد من ذلك عن طريق التجربة التالية:

تجربة:

- في مسار حزمة ضوئية نضع قطعتين من الورق المقوى لهما نفس الأبعاد تحتوي كل واحدة منهما على ثقب في نفس الموضع..
- نضع شاشة بعد قطعتي الورق المقوى كما هو موضح في الشكل..
- عندما يكون الثقبان والمنبع الضوئي على نفس الاستقامة، تظهر بقعة الضوء على الشاشة...



- لا تصل الضوء إلى الشاشة إذا أزحنا إحدى القطعتين من مكانها...



استنتاج:

هذا دليل على أن الضوء ينتشر وفق خطوط مستقيمية..
نتيجة لذلك اختار الفيزيائيون تمثيل شعاع ضوئي بنصف مستقيم يحمل سهما يدل على منحى انتشار الضوء..



الحزمة الضوئية

نسمي مجموع الأشعة المنبعثة من مصباح يدوي مثلا بالحزمة الضوئية..



مبدأ الانتشار المستقيمي للضوء:

ينتشر الضوء في وسط شفاف ومتجانس وفق خطوط مستقيمية..



الضوء والظلال:

حالة منبع ضوئي نقطي

- نضيء شاشة بواسطة منبع ضوئي صغير يمكن اعتباره نقطيا..
- نضع جسما كرويا بين المنبع والشاشة..
- نسمي الجزء المظلم من الكرة بالظل الخاص..
- المنطقة من الشاشة التي لا يصل إليها الضوء تسمى بمنطقة الظل المحمول..
- نسمي الجزء من الفضاء بين الكرة والشاشة الذي لا يمر به أي شعاع ضوئي بمخروط الظل ..



حالة منبع ضوئي غير نقطي:

نعوض المنبع السابق بآخر أكبر منه..
- نلاحظ أن حافة الظل المحمول أصبحت مضببة ، بحيت نمر بالتدريج من منطقة الظل الكامل إلى منطقة الإضاءة الكاملة..
- نسمي المنطقة بين الظل الكامل والاضاءة الكاملة بمنطقة شبه الظل، و هذه المنطقة تتلقى جزءا من أشعة المنبع الضوئي..





مصدرا الموضوع (بتصرف):
www.ac-orleans-tours.fr

تطبيقات لمبدأ الانتشار المستقيمي للضوء



1- التسديد

ينتشر الضوء وفق خطوط مستقيمية في وسط شفاف ومتجانس..
في الرياضيات تعلمنا أن نقطتين لا يمر منهما إلا مستقيم واحد..
اعتمادا على هتين المعلومتين نستطيع إنجاز عدة تسديدات...
إن أول مزارع قام يتسييج حقله باستعمال الأوتاد كان يستخدم علمي الرياضيات والبصريات دون ان يعلم ..!!



تمكن العلامتان الموجودتان فوق بندقية من تحديد خط مستقيم متوازي مع فوهتها..



عندما تكون هاتان العلامتان، ومركز الهدف، والعين على نفس الخط، نكون قد وجهنا الفوهة لتصيب الهدف، هذا بالنسبة للتسديد على مسافة قصيرة، أما التسديد على مسافة طويلة فيجب الأخذ بعين الاعتبار أن الرصاصة لا تتخذ مسارا مستقيميا، بل تتجه تدريجيا نحو الأرض، ولتصحيح ذلك يتم التسديد شيئا ما نحو الأعلى كما يتم تغيير وضعية إحدى العلامتين على البندقية..



2-العلبة المظلمة

صنع علبة مظلمة:

نأخذ علبة مصبرات



نحدث ثقبا صغيرا في قاعدتها (قطر الثقب 1 أو 2 ملم)



نلصق في الطرف المفتوح من العلبة ورق أنسوخ بواسطة شريط لاصق..





نلف حول العلبة ورقا مقوى أسود اللون، على أن يتجاوز الورق الأنسوخ بحوالي 20 ملم (حتى لا تؤذي عينيك بالنظر قريبا جدا من الأنسوخ)





استخدام العلبة المظلمة:

وجه علبتك نحو مصباح أو منظر جيد الإضاءة، سترى على ورق الأنسوخ صورة مقلوبة لما يوجد أمام جهازك..!!!





تفسير:

الأشعة المنبعثة من الجسم الضوئي الموجود أمام ثقب العلبة، تتقاطع عند مرورها عبره لتصل إلى الشاشة مكونة صورة مقلوبة وبنفس ألوان الجسم الضوئي...





معلومات إضافية:

هذا التركيب معروف منذ زمن طويل، ففي القرن الحادي عشر قام العالم العربيابن الهيثم بشرح مبدأ العلبة المظلمة
في عصر النهضة كان بعض الرسامين يستخدمون علبة مظلمة كبيرة الأبعاد (كانت بالحجم الذي يمكنهم من دخولها )، حيث كانوا يضعونها أمام منظر طبيعي، ثم يقومون برسم تخطيطي للمنظر بقلم الرصاص على لوحة موجودة في آخر العلبة، وهذا ما يفسر تشابه لوحات فناني تلك الحقبة بالصور الفوتوغرافية....
في سنة 1660 يتم تطوير الجهاز بتعويض الثقب الصغير للعلبة المظلمة بثقب أكبر ووضع عدسة أمامه ( بداية الكاميرا الحالية)، وقد مكّن ذلك من الحصول على صورة أكثر إضاءة..



في السنوات 1820-1850 ابتكر نيسيفور نيبس Nicéphore Niepce و لويس داجير Louis Daguerre وويليام فوكس طالبو William Fox Talbot، طرقا كيميائية لتسجيل الصور (الشريط الفوتوغرافي )، وكان ذلك ميلادا للتصوير الفوتوغرافي..



المصدر:

www.ac-orleans-tours.fr