عندما يقهر الضوء المرئي اشعتي جاما و اكس!

[السيد نيوترينو]

من المعروف ان القدرة الاختراقية لاشعتي جاما واكس تفوق كثيراً قدرة الضوء المرئي التي لا تكاد تذكر عند المقارنة !

لكن ما يحدث في طبقات العليا من الغلاف الغازي مغاير لهذا تماماً، بحيث نرى ان الضوء المرئي هو الذي يخترق الغلاف الغازي بينما تردد اشعتي جاما واكس!
علماً بأن الضوء المرئي واشعة جاما اطياف كهرومغناطسية تخضع  لقانون واحدE=hf

كان هذا سؤالي الذي وجهته لمدرس الفيزياء الاول عندما كنت في الثانوية العامة الا انه اجاب و بصراحة انه لايعرف لماذا!

ارحو من من يملك تفسيراً ان يجيب.

[انسانة]

أخي نيوترينو
أعتقد والله أعلم ....
أن سبب عدم اختراق اشعة أكس وجاما القادمة من الشمس مع بالطيف المرئي لغلافنا الجوي هو ان هذه الأشعة في الأصل لا تصل إلى الغلاف الجوي  لأنها ذات طول موجي قصير لا يمكنها من ان تصل إلينا ... بعكس الطيف المرئي والفوق البنفسجية ذات الطول الموجي الاطول.....

[ابو سلمان]

أخي السيد نيوترينو واختي انسانة
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

الجواب أيها الأحباب يعود لظهارة فيزيائية تسمى بالاستطارة
الاستطارة ماهي ؟؟
الاستطارة عبارة عن امتصاص جزيئات الهواء أو الوسط للامواج  ثم اعادة اطلاقه مرة اخرى ولكن في اتجاهات عشوائية .
وحسب الدراسات و التجارب العلمية فإن استطارة الجزيئات للامواج  ليست واحدة .. بل وجد أن الأمواج ذات الطول الموجي القصير تستطار بدرجة أكبر مما في حالة الامواج ذات الموجي الطويل . وبالتحديد يمكن أن نقول :
الاستطارة تتناسب طردياً مع الاس الرابع للطول الموجي
                        أو
الاستطارة تتناسب عكسياً مع الاس الرابع للتردد

وبناءاً على ذلك :
فإن الامواج التي لها طول موجي قصير أو تردد كبير مثل الامواج الفوق بنفسجية واشعة جاما واشعة اكس يحصل لها استطارة كبيرة من جزيئات الهواء في طبقات الجو العليا للغلاف الجوي فتذهب إلى الخارج ... وأما أمواج الضوء المرئي فإن اطواله الموجية تعتبر طويله قياساً بالامواج السابقة فتكون الاستطارة الحادثة لها قليلة ..بمعنى أن لها الفرصة للوصول لسطح الارض ..وهذا من فضل الله علينا ولكن أكثر الناس لا يعلمون .

اذا استطعت أيها السيد نيوترينو والاخت انسانة فهم ما قلته لكم فإنكم ستكونون قادرين على تفسير مايلي :
1 - ظهور السماء باللون الازرق الفاتح
2- تفسير ظاهرة الشفق الاحمر عند الغروب .

أتمنى لكم التوفيق
أخوكم / ابو سلمان

[السيد نيوترينو]

اشكر الاخت انسانة والاخ ابو سليمان
اخي ابو سليمان اعتقد اني فهمت الى حد كبير ما قلت
وتفسير لون السماء انه ازرق لان الضوء الازرق تحدث له استطارة اكبر من اي لون اخر ... اعتقد!
ام لماذا الشفق لونه احمر فهذا لم استطع تفسيره!

[هايزنبرج]

السلام عليكم التفسير العلمي لزرقة السماء وحمرتها عند الغروب نحن نعرف المصفوفات
وانا شخصيا عندي خلفيه بسيطه جدا عنها ولكن قرأت في كتاب ان اول من فسرها هو فاينمان والتفسير للزرقه
ان الشمس في اول النهار تكون فوقنا ويكون الضوء الازرق هو الاكثر انتثارا-طول موجي كبير- فتصبح السماء زرقاء
وحمرة الغروب بسبب خجل الشمس-هذا تفسيري وهو 100%-ولكن تفسير المصفوفه -وهو1% صح- ان الشمس تكون خلف الا فق ونشاهد اشعتها تكون عوديه للاعلي -ما ادري كلمة عموديه صح ولا لا ولكن تروح الاشعه فوق للسماء-فيكون اللون الاحمر هوه الاكثر انتثارا فتصبح حمراء والمصفوفه اسمها مصفوفة الانتثار  واخيرا ارجوا من الاخوه الاكثار من طرح المواضيع ولو كانت تافهه فنحن نريد الفائده ولا احد يستحي ونشكر كافة القائمين على المنتدى ونحن بحاجه الى منتدى جماعي مباشر لكي تكون الفئده اكبر والله من وراء القصد

[انسانة]

شكرا أخي أبوسلمان على المعلومات الهامة التي قدمتها لنا .. أنت والأخ هايزنبرج ......
ولي رأي قد يكون مخالف قليلا لرأي الأخ هايزنبرج ...وهو رأي (هكذا الفيزياء أراء
قد تكون حقيقة وقد لا تكون!!!!!'>
ولكن سأعود له فيما بعد .....
عندما اشعر أني متأكدة منه '>

[ألبرت]

السلام عليكم
 اخوتي لماذا لا تصل الينا اشعة قاما ....    انها نعمه من الله عزوجل
 يعرف في القوانين الفيزيائيه ان هناك علاقة بين الطول الموجي ومساحة المقطع للسطح الذي تصتدم به الموجه  وكلما ازدات مستحة المقطع كانت النفاذيه للامواج الاطول  
وفي طبقات الجو العلياء مساحت المقطع للجزيئات كبيره مما يمنع وصول الاشعاة ذات الترددات الكبيرة والتي لها طول موجي قصير ......  وتعرف بظاهرة التشتت ..  فقد فرق مسميات ابو سلمان
 اما بالنسبه لزرقة السماء
لدي تجربه جميله وبسيطه
 قف في وسط الشارع وجعل الشمس  في اعلى الافق الذي تنظر إليه   فهمتوا الوضع ؟؟
 بعدين  دور وخلي الشمس خلفك الان انظر الى الاعلى مباشرة وانظر الى زرقة السماء سوف تجدهااا داااكنه جدا وكلمانزلت للافق تجدها تبيض  ولذلك لان الطيف الازرق ينفذ بشكل عمودي وعند الغروب ينفذ الطيف الاحمر
 والله اعلم
اخوكم البرت

[انسانة]

طيب أخي البرت لماذا عند الغروب ينفذ الطيف الأحمر فقط ؟؟؟؟؟

[ابو سلمان]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

اخوتي الاحباب
ساحاول توضيح مسألة زرقة السماء وحمرة الشمس عند الغروب
 
 ذكرت لكم سابقاً أن ضوء الشمس الساقط على الغلاف الجوي (الهواء) يحدث له استطارة ( scattering ) وتكون هذه الاستطارة بنسب مختلفة اعتماداً على أطوالها الموجية بحيث أن الامواج القصيرة ( الأكثر تردد ) تستطار بنسبة أعلى مما لو كانت امواج طويلة ( ذات تردد صغير )
وحسب قانون الاستطارة فإن كل موجة حمراء (700 نانومتر ) مستطارة من ضوء الشمس يقابلها استطارة 10 أمواج بنفسجية (400 نانومتر ) ويمكن التأمل في الجدول التالي لمعرفة نسب استطارة ألوان الطيف :
       بنفسجي | أزرق  |  أخضر  |  أصفر  |  برتقالي  | أحمر  |
            10     |  6      |   3        |  2.5      |     2        |    1        |

وبالتالي فإنك إذا نظرت إلى السماء في يوم صافي فإنك سترى لونها أزرق وهذا اللون هو(مزيج الضوء المستطار) من جزيئات الهواء  بنفس النسب الموضحة في الجدول ( تقريباً )
ويمكن من خلال القيام بتجربة عملية أو من خلال برنامج للالوان اثبات أن ألوان الطيف إذا اختلطت بنفس النسب السابقة فإن اللون الناتج هو الازرق الخفيف .
هذا بالنسبة لزرقة السماء ..فماذا عن حمرة الغروب؟؟
ظاهرة حمرة غروب الشمس تعتمد بشكل اساسي على نسبة وجود الغبار والدخان في الهواء .. وكلما كان سمك طبقة الغبار والدخان كبيرة كلما ظهر أثر الاستطارة بشكل أكبر .
تخيل أن هناك طبقة من الهواء والغبار والدخان تحيط بسطح الارض ويمر من خلالها ضوء الشمس كما في الشكل :

لاحظ أخي الكريم أن الشمس عتدما تكون عمودية (أي فوق الرأس ) في فترة الظهيرة فإن المسافة التي سيقطعها الضوء خلال الهواء والغبار والاتربة سيكون (صغيراً نسبياً ) لذلك فإن قرص الشمس سيبدو أبيض اللون محاطاً بسماء زرقاء . وعندما تزول الشمس وقبل الغروب بساعة تقريباً فإن اشعة الشمس ستقطع مسافة أكبر خلال طبقة الغبار والدخان والهواء وبالتالي فإن الاستطارة ستكون أكبر بحيث أن اللونان البنفسجي والازرق سيحدث لهما استطارة تامة للخارج وبالتالي ستظهر ستكون أشعة الشمس ( مصفرة ) وهي بسبب مزيج الالوان المتبقية من طيف الشمس وهي ( الاحمر والبرتقالي والاصفر والاخضر ) .. واما عند الغروب فإن المسافة ستكون أكبر وأكبر وبالتالي الاستطارة ستكون أكثر وأكثر ولن يبقى من ألوان الطيف إلا اللون الاحمر وسيكون قرص الشمس أحمر اللون محاط باللون الاحمر والبرتقالي . وهذا ما يسمى بحمرة الغروب . والله أعلم
أخوكم / ابو سلمان

[ألبرت]

السلام عليكم
 التناسب يكون بين الطول الموجي ومساحة المقطع للجزيئات في طبقات الجوء العاليا  
في نفس الوقت الذي  ينفذ في الطيف الازرق عمودي الى الارض ينفذ الطيف الاحمر بشكل مماس للغلاف الجوي فإذا غربت الشمس ينفذ اليف الاحمر  الى الارض
 والله اعلم
اعتقد اخي ابو سلمان كلامنا قريب من بعض
الا في مسئلة الشفق الاحمر  
حسيت اني ما فهمت  الي تقصده
اخوكم البرت

[ياسر]

السلام عليكم
................
أخي أبو سلمان
حسب فهمي للإستطارة هو كل أشكال التفاعل مع الوسط عدا
(امتصاص جزيئات الهواء أو الوسط للامواج  ثم اعادة اطلاقه مرة اخرى في اتجاهات عشوائية)وهذا مايسمى بإمتصاص الوسط للأمواج.(قد يكون هذا ماتقصده)
الاستطارة تتناسب طردياً مع الاس الرابع للطول الموجي و
الاستطارة تتناسب عكسياً مع الاس الرابع للتردد
فإن الامواج التي لها طول موجي قصير أو تردد كبير مثل الامواج الفوق بنفسجية واشعة جاما واشعة اكس يحصل لها استطارة كبيرة من جزيئات الهواء في طبقات الجو العليا للغلاف الجوي فتذهب إلى الخارج ... وأما أمواج الضوء المرئي فإن اطوالها الموجية تعتبر طويله قياساً بالامواج السابقة فتكون الاستطارة الحادثة لها قليلة ..بمعنى أن لها الفرصة للوصول لسطح الارض
وهذا يتناقض مع الواقع حيث أن طبقة رقيقة من أي معدن تحجب الضوء بينما طبقات من
هذا المعدن تمرر جزء كبير من أشعة غاما وأقل من أشعةإكس
وهذا مايؤكده الأخ نيوترينو في قوله
(من المعروف ان القدرة الاختراقية لاشعتي جاما واكس تفوق كثيراً قدرة الضوء المرئي التي لا تكاد تذكر عند المقارنة !'>
فلا يمكن تفسير الظاهرة بإستخدام مفهوم الإستطارة لوحده؟؟؟؟؟
فهناك ثلاثة تفاعلات أساسية بين الطاقة والمادةوأمتصاص وإعادة إصدار.
وحسب ماسبق هناك تواترات محدده نفوذةأكثر من كل التواترات الأخرى لكل مادة فبالنسبة للضوء المرئي الأوساط النفوذة هي (الهواءوالماء والزجاج والزجاج الرصاصي)
فيمكن النظر من خلال البلور الرصاصي لمنابع غاما ذات الطاقة العالية
حيث يمر الضوء المرئي وتوقف عملياً  أشعة غاما
....................
أما الأخ البرت يقول(يعرف في القوانين الفيزيائيه ان هناك علاقة بين الطول الموجي ومساحة المقطع للسطح الذي تصتدم به الموجه(قد يقصدالمقطع العرضي للتفاعل ) وكلما ازدات مستحة المقطع كانت النفاذيه للامواج الاطول  
وفي طبقات الجو العلياء مساحت المقطع للجزيئات كبيره(هل تكبر الجريئات في الطبقات العليا من الجو أم ماذا)
............................
إن طبقة الهواء تقابل تقريباً سماكة80 سم من درع رصاصي ضد أشعة غاما
فمن أجل طاقة غاما 1 ميغا ألكترون فولت يمر من هذا الدرع 10^31-
ومع ذلك أعقد أن العامل الحاسم هو البعد بدها حساب
...........................ز
السلام عليكم

[ابو سلمان]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

المعذرة أخوتي الكرام على التأخير

أخي ألبرت
صدقني لم أفهم فكرتك في قولك  

Quote

ينفذ في الطيف الازرق عمودي الى الارض ينفذ الطيف الاحمر بشكل مماس للغلاف الجوي فإذا غربت الشمس ينفذ اليف الاحمر  الى الارض

وبناءاً على عدم فهمي له فإنني لا استطيع معرفة مدى تقارب أو تباعد الافكار .. فأرجو المعذرة

أخي ياسر ...
أشكرك على مداخلتك الجميلة ... ولم أكن أقصد في حديثي السابق عن الامتصاص absorption وإنما كان حديثي عن الاستطارة أو البعثرة scattering وهناك فرق كبير بين الاستطارة والامتصاص فالاولى تعني ضياع الفوتون في المادة بالكلية على شكل حرارة أو طاقة وأما الاخر فيعنى اخراج الفوتون أو الموجة عن اتجاه الحزمة الضوئية الساقطة الرئيسية  وهذا هو الفرق بينهما بشكل عام .
وموضوع الاستطارة هو موضوع واسع وكبير وأنا لم أتحدث إلا في موضوع جزئي محدد وهو مايسمى بـ (استطارة رالي للاشعة الكهرومغاطيسية ) والتي تربط بين الطول الموجي ونسبة الاستطارة كما هو مذكور في كلامي السابق .. وأنا اعترف بأن ربطي للنظرية ( رالي ) بموضوع  طرد اشعة جاما واكس خلال الغلاف الجوي هو اجتهاد فردي قابل للنقاش ولا يعني حديثي عنها بعدم وجود عوامل اخرى قد تكون أكثر فعالية منها في التخلص من الاشعة الضارة  وإنما كان اختياري لها في الحديث لكوني استحضر بعض المعلومات عنها
عموماً أشكرك أخ ياسر للفت انتباهنا إلى عوامل مهمة في موضوعنا وهي التفاعلات الثلاث الاساسية لتفاعل الأشعة ذات الطاقة العالية مع المادة (الأثر الكهروضوئي  وأثر كومبتون وانتاج  الازواج ) فكل هذه التفاعلات ولا شك تعتبر اسباب رئيسية للتخلص من أشعة جاما واكس عبر طبقات الغلاف العليا بالاضافة لعامل الاستطارة الذي يقوم بتشتيت تلك الاشعة وطرد جزء منها إلى الخارج .
وأما قولك :

Quote

وهذا يتناقض مع الواقع حيث أن طبقة رقيقة من أي معدن تحجب الضوء بينما طبقات من هذا المعدن تمرر جزء كبير من أشعة غاما وأقل من أشعةإكس

وأنا كذلك بامكاني أنا أقول بان كلامك فيه تناقض مع الواقع ومع مضمون موضوعنا الحالي والذي يشير إلى أن الاشعة ذات الطاقة العالية لم تستطع اختراق طبقات الغلاف الجوي بينما الضوء المرئي ذو الطاقة الهادئة استطاعت اختراق تلك الطبقات وبجدارة !! أليس في هذا تناقض مع مثالك ؟؟
في الحقيقة أن ليس هناك تناقض ولكن هناك اختلاف في الحالات .. فمثلك الذي ضربته لنا يختلف عن الحالة التي نتحدث عنها فأنت تتحدث عن عبور اشعة كهرومغناطيسية لمادة ( جامدة) و ( غير شفافة ) ونحن نتحدث عن عبور اشعة كهرومغناطيسية لمادة ( غازية ) و ( شفافة ) ... ففي حالتك تكون الغلبة للطاقة العالية وأما في حالتنا فتكون الغلبة للطاقة المنخفضه .
وأما حديثك عن التواترات المسموحة في المادة دون التواترات الاخرى  فأنا أعتقد انه ليس له دور في موضوعنا هذا لأننا نتحدث عن طبقة غازية ( هواء ) وليس حديثنا مع الجوامد ( طبعاً إذا كان فهمي هو المقصود من كلامك ) .

وأعود مرة اخرى للاخ ألبرت  واقول له لي عودة اخرى معك بخصوص زرقة السماء وحمرة الشفق ..إن شاء الله .

وأخيراً أشكر الجميع على مساهمتهم ونقاشهم وأسأل الله أن لا يحرمنا النفع منها والاجر من عنده
 

أخوكم / ابو سلمان

[ابو سلمان]

السلام عليكم

لتوضيح ظهور السماء باللون الازرق


لتوضيح ظهور الشفق الاحمر


أتمنى لكم التوفيق

أخوكم / ابو سلمان

[ياسر]

السلام عليكم
أخي أبو سلمان
سأعالج النقاط كل على حدا
)حسب قولك (الامتصاص يعني ضياع الفوتون في المادة بالكلية على شكل حرارة أو طاقة))
(وأين إعادة إصدار الذرة لنفس الفوتون بإتجاهات عشوائية وهل تمتص الذرة إلا التواترات التي تتوافق مع سويات الإثارة لديها و خلال زمن من مرتبة 10^-8لاتلبث الذرة  بإعادة إصدار نفس الفوتون بإتجاهات عشوائية وكيف يتحول الفوتون إلى طاقة أوحرارة من جراء الإمتصاص وإعادة الإصدار هذا؟)
وهذا كلام مؤيد لكلامك
(Absorption, in physics, the taking up of light, heat, or other radiant energy by molecules. The absorbed radiation is converted into heat; the radiation that is not absorbed is reflected. For example, sunlight striking an object will usually have some of its wavelengths absorbed and other wavelengths reflected. If the object looks white, it is because all or nearly all of the radiation is reflected. If the object appears to have any colour other than white, however, it means that some of the visible radiation has been absorbed while other wavelengths have been reflected, causing the sensation of colour when they strike the eye. An object that absorbs all the radiation striking it is known as a blackbody.)
السلام عليكم

[ابو سلمان]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

أخي العزيز ياسر
موضوع الامتصاص موضوع واسع وليس محصور في انتقال الالكترون من مدار ادنى الى مدار أعلى ثم العودة بعد التخلص من الفوتون الممتص ... بل إن لعملية الامتصاص الكثير من الصور المختلفة والتي منها :

-هناك حالات يحدث فيها تصادم بين الكترون حر مع الفوتون فينتج انتقال جزء من طاقة الفوتون إلى الالكترون كطاقة حركية ( هذا ما يسمى أثر كومبتون )

- هناك حالات يحدث فيها امتصاص الكنرون لطاقة الفوتون بالكلية فيتحرر الالكترون من ذرته ويتحرر ( هذا ما يسمى بالاثر الكهروضوئي )

- هناك حالات يحدث فيها فناء للفوتون وانتاج زوج من الاكترون والبوزيترون ويحدث هذا في الحالات التي تكون طاقة الفوتون اكبر من 1.022 م أ ف

- هناك حالات يتم فيها امتصاص ذرة غاز لفوتون فتصبح ذرتها مثارة .. وقبل مضي زمن 10^-8 ثانية .. تصطدم تلك الذرة المثارة بذرة اخرى فتنتقل تلك الطاقة  للذرة الاخرى على شكل طاقة حركية ( بل إن هناك حالات خاصة لا يستطيع الالكترون المثار العودة إلى مداره السابق وبالتالي لايمكن اعادة انبعاث الفوتون )

- هناك حالات تكون فيها الفوتونات غي قادرة على نقل الالكترونات من مستوى الى آخر.. ولكنها تكون قادرة على اثارة تذبذبات الشبيكة في العوازل حيث يتم امتصاص الفوتونات ويتولد عن هذا التذبذب (فونونات).

- هناك حالات يحدث فيها تفاعل بين المجال الكهربي للموجه الكهرومغناطيسية مع جزيئات السطح مما ينتج عنه توهين الموجة بمعنى ان جزء من طاقتها يتبدد كحرارة في الوسط .

وهناك العديد من الصور التي يتم فيها تبديد لطاقة الفوتونات وكلها تدخل ضمن عملية الامتصاص وينتج عن ذلك أن شدة الضوء النافذة عن الوسط تكون أقل من شدة الضوء الساقط .

أما عملية (استطارة رالي ) التي تكلمت عنها في بداية هذا الموضوع فليس لها علاقة بعملية الامتصاص ( وإن كنت عرفتها سابقاً بالخطأ بامتصاص جزيئات الهواء أو الوسط للامواج  ثم اعادة اطلاقه .. وهذا خطأ في التعبير مني كان بغرض التبسيط فأرجو المعذرة ) وإنما هي مرتبطة بعملية الانعكاس والحيود عن الجسيمات الدقيقة كالجزيئات وذرات الغبار والدخان وغيرها ولكن نظراً لأن هذا النوع من الانعكاس لا يخضع لقوانين الانعكاس فإننا لا نستطيع أن نطلق عليه بالانعكاس بل نسميه بـ الاستطارة وهي مرتبطة بطول الموجة المستطارة وبابعاد الجسم الطولية .. والله أعلم

أخوك / ابو سلمان