عرض المشاركات
1
منتدى علم الفيزياء العام / أسئلة عن الضوء (*)
« في: فبراير 24, 2005, 11:58:18 مساءاً »
زرقة السماء
عندما يسقط الضوء على جسيمات دقيقة فإنه ينعكس فى جميع الاتجاهات و يقال أنه تشتت. وعندما تكون الجسيمات المشتتة للضوء صغيرة جدا بالنسبة للطول الموجى للضوء فإن النسبة بين شدة الضوء المشتت فى اتجاه معين وشدة الضوء الساقط تتناسب عكسيا مع الأس الرابع للطول الموجى و يسمى هذا تشتت رالى Rayleigh scattering . وطبقا لذلك فأن الضوء الأزرق ذو الطول الموجى الأقصر سيكون الأكثر تشتتا عن المنطقة الطيفية ذات الطول الموجى الأطول وهى المنطقة الحمراء.
وعندما يسقط ضوء الشمس على الغلاف الجوى للأرض فإنه يتشتت بفعل جسيمات الغبار و جزيئات الغازات و نحن نرى الأشعة الزرقاء المشتتة ولذلك تبدو السماء أثناء النهار زرقاء. أما عند الغروب عندما تكون الشمس فى الأفق فإن الضوء يقطع مسافة أكبر كى يصل إلى أعيننا و يتشتت اللون الأزرق ( أو الأشعة التى تثير الإحساس باللون الأزرق ) بعيدا و يصل إلى أعيننا اللون الأحمر. وهناك سؤال طريف و هو أنه لما كان التشتت يزداد كلما قل الطول الموجى فلماذا لا نرى السماء باللون البنفسجى بدلا من اللون الأزرق ؟. قد يبدو هذا سؤالا منطقيا و لكن الواقع أننا نرى السماء زرقاء وذلك يرجع إلى سببين : أولهما أن كمية اللون البنفسجى فى ضوء الشمس أقل بكثير من كمية اللون الأزرق. و الثانى أن حساسية العين للون البنفسجى أقل بكثير من حساسيتها للون الأزرق .
و الجدير بالذكر هنا أن نعرف أنه لولا وجود الغلاف الجوى للأرض و لولا تشتت الضوء على الجسيمات العالقة فيه و جزيئات الغازات لرأينا السماء مظلمة كما هو الحال على سطح القمر مثلا حيث لا يوجد غلاف جوى .
أعلى الصفحة
تجربة زرقة السماء - ( قاعة الضوء – مركز سوزان مبارك الإستكشافى للعلوم ) :
يتكون الجهاز الخاص بهذه التجربة من حوض على شكل متوازى مستطيلات من الزجاج مملوء بالماء ( كما فى شكل 75 ) يوضع على أحد الجوانب الضيقة للحوض مصدر ضوء أبيض قوى و يوضع بينه و بين الحوض حائل معتم به فتحة ضيقة يمر خلالها الضوء إلى الحوض .
إذا وضع فى ماء الحوض مسحوق ناعم من مادة لا تذوب فى الماء بحيث تكون عالقة فيه ستلاحظ أن الضوء على جانبى الحوض يميل إلى اللون الأزرق ثم يتحول إلى الأحمر البرتقالى إذا نظرت فى اتجاه أشعة الضوء .
و تفسير ذلك هو أن الضوء الأبيض عبارة عن خليط من الموجات ذات الأطوال الموجية فى المدى بين 400 نانومتر و 700 نانومتر و هذه الأطوال الموجية تثير فى العين الإحساس بالرؤية للألوان المختلفة من البنفسجى إلى الأحمر.
وعندما يسقط الضوء الأبيض على الجسيمات العالقة فى الماء فى الحوض فإن الضوء يتشتت على هذه الجسيمات و لكن تشتت اللون الأزرق أكبر بكثير ( حوالى عشرة مرات ) من تشتت اللون الأحمر الأقل تشتتا والذى يستمر فى اتجاهه ( يزداد التشتت كلما قل الطول الموجى ) . وهذا هو السبب فى أننا نرى أن الضوء على جانبى الحوض يميل إلى اللون الأزرق بينما يكون الضوء أحمرا إذا نظرنا فى اتجاه الأشعة الساقطة من المصدر الضوئى .
عندما يسقط الضوء على جسيمات دقيقة فإنه ينعكس فى جميع الاتجاهات و يقال أنه تشتت. وعندما تكون الجسيمات المشتتة للضوء صغيرة جدا بالنسبة للطول الموجى للضوء فإن النسبة بين شدة الضوء المشتت فى اتجاه معين وشدة الضوء الساقط تتناسب عكسيا مع الأس الرابع للطول الموجى و يسمى هذا تشتت رالى Rayleigh scattering . وطبقا لذلك فأن الضوء الأزرق ذو الطول الموجى الأقصر سيكون الأكثر تشتتا عن المنطقة الطيفية ذات الطول الموجى الأطول وهى المنطقة الحمراء.
وعندما يسقط ضوء الشمس على الغلاف الجوى للأرض فإنه يتشتت بفعل جسيمات الغبار و جزيئات الغازات و نحن نرى الأشعة الزرقاء المشتتة ولذلك تبدو السماء أثناء النهار زرقاء. أما عند الغروب عندما تكون الشمس فى الأفق فإن الضوء يقطع مسافة أكبر كى يصل إلى أعيننا و يتشتت اللون الأزرق ( أو الأشعة التى تثير الإحساس باللون الأزرق ) بعيدا و يصل إلى أعيننا اللون الأحمر. وهناك سؤال طريف و هو أنه لما كان التشتت يزداد كلما قل الطول الموجى فلماذا لا نرى السماء باللون البنفسجى بدلا من اللون الأزرق ؟. قد يبدو هذا سؤالا منطقيا و لكن الواقع أننا نرى السماء زرقاء وذلك يرجع إلى سببين : أولهما أن كمية اللون البنفسجى فى ضوء الشمس أقل بكثير من كمية اللون الأزرق. و الثانى أن حساسية العين للون البنفسجى أقل بكثير من حساسيتها للون الأزرق .
و الجدير بالذكر هنا أن نعرف أنه لولا وجود الغلاف الجوى للأرض و لولا تشتت الضوء على الجسيمات العالقة فيه و جزيئات الغازات لرأينا السماء مظلمة كما هو الحال على سطح القمر مثلا حيث لا يوجد غلاف جوى .
أعلى الصفحة
تجربة زرقة السماء - ( قاعة الضوء – مركز سوزان مبارك الإستكشافى للعلوم ) :
يتكون الجهاز الخاص بهذه التجربة من حوض على شكل متوازى مستطيلات من الزجاج مملوء بالماء ( كما فى شكل 75 ) يوضع على أحد الجوانب الضيقة للحوض مصدر ضوء أبيض قوى و يوضع بينه و بين الحوض حائل معتم به فتحة ضيقة يمر خلالها الضوء إلى الحوض .
إذا وضع فى ماء الحوض مسحوق ناعم من مادة لا تذوب فى الماء بحيث تكون عالقة فيه ستلاحظ أن الضوء على جانبى الحوض يميل إلى اللون الأزرق ثم يتحول إلى الأحمر البرتقالى إذا نظرت فى اتجاه أشعة الضوء .
و تفسير ذلك هو أن الضوء الأبيض عبارة عن خليط من الموجات ذات الأطوال الموجية فى المدى بين 400 نانومتر و 700 نانومتر و هذه الأطوال الموجية تثير فى العين الإحساس بالرؤية للألوان المختلفة من البنفسجى إلى الأحمر.
وعندما يسقط الضوء الأبيض على الجسيمات العالقة فى الماء فى الحوض فإن الضوء يتشتت على هذه الجسيمات و لكن تشتت اللون الأزرق أكبر بكثير ( حوالى عشرة مرات ) من تشتت اللون الأحمر الأقل تشتتا والذى يستمر فى اتجاهه ( يزداد التشتت كلما قل الطول الموجى ) . وهذا هو السبب فى أننا نرى أن الضوء على جانبى الحوض يميل إلى اللون الأزرق بينما يكون الضوء أحمرا إذا نظرنا فى اتجاه الأشعة الساقطة من المصدر الضوئى .