ماهية الضوء:
يمكننا تعريف الضوء على أنَّه شكل من أشكال الطاقة، ويكون الضوء عبارة عن طاقة يمكن رؤيتها بالعين المجردة تبث إشعاعات تمتصها عين الإنسان وتراها وتبصرها وتميزها، وتسمى هذه الطاقة بالإشعاع الكهرومغناطيسي، ويتراوح طول موجة الإشعاع الكهرومغناطيسي بين 500 إلى 700 نانومتراً، والنانومتر يشكل جزءاً صغيراً واحداً من بين مليار جزء من أجزاء المتر الواحد العادي، ويقع إشعاع الضوء العادي المرئي بالعين المجردة بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية، كما يتسم الشعاع الضوئي ويتميز بسرعته العظمى والكبيرة والقصوى والهائلة واللامتناهية؛ إذ تبلغ السرعة الضوئية نحو 300 كيلومتراً في الثانية الواحدة من خط الزمن.
ما هي خصائص الضوء؟
1. خاصية انكسار الضوء:
يُقصد بخاصية انكسار الضوء تغير المسار الضوئي الذي ترسمه الموجة الضوئية عندما تنتقل وتتحرك وتتنقل من وسط مادي معين إلى وسط مادي معين آخر، كما يتسبب بانكسار الموجة الضوئية، ومن هنا جاءت خاصية انكسار الضوء كأول ميزة من ميزات الضوء العادي والمرئي.
2. خاصية انعكاس الضوء وتشتته:
عندما يصطدم الضوء بجسم آخر فإنَّ هذا الجسم المختلف في تركيبه الفيزيائي والكيميائي عن التركيب الفيزيائي والكيميائي للضوء، يمتص طاقة من الضوء يختزنها ويحتفظ بها ضمن ذراته وجزيئاته، ومن ثم يعيد بثها ونشرها في جميع الأماكن والاتجاهات والمسارات، وتسمى هذه الظاهرة الفيزيائية التي تميز الضوء عن باقي الأجسام وتمنحه خصوصية بظاهرة الانعكاس الضوئي.
3. خاصية التداخل:
توجد قاعدة نظرية في عالم الفيزياء تقول إنَّ كل موجة مهما كان نوعها سواء أكانت ضوئية أم مائية أم هوائية أم صوتية، فإنَّ لهذه الموجة منطقتين رئيستين هما منطقة القمة ومنطقة القاع، وفي حال التقت هاتان الموجتان وتقابلتا بشكل مباشر ومتوازٍ ومتساير، فإنَّهما ستتداخلان معاً وفيما بينهما، وتنشأ في هذه الحالة ظاهرة فيزيائية أخرى تميز الضوء وتمنحه خصوصية ثالثة؛ ألا وهي خاصية التداخل.
4. خاصية الانتشار والحيود:
تُعَدُّ خاصية الانتشار والحيود من أكثر صفات الضوء ثباتاً واستقراراً ووضوحاً، وهي أهم خاصية يتسم بها الضوء وأكثرها شهرةً بين خصائص الضوء الكثيرة والمتشعبة والمتداخلة بين بعضها بعضاً، وتشرح هذه الخاصية أنَّ للضوء طبيعة فيزيائية موجية؛ لأنَّ الضوء يمر من خلال كوة ضيقة ويعبر هذه الفتحة الصغيرة المثقوبة في الجدار ومن خلالها ينتشر في كل الاتجاهات والمسارات والنواحي، فهو يسير بهذه الطريقة مثل باقي الأمواج الكهرطيسية العادية، وتدعى هذه الخاصية بالانتشار وهي أكثر خاصية يمكن رؤيتها وتمييزها بالعين المجردة.
5. ظاهرة استقطاب الضوء:
تتضح ظاهرة استقطاب الضوء بأخذ بلورتين شفافتين ووضعهما بحيث تكونان متقابلتين ومتوازيتين تماماً، فتأخذ واحدة من هاتين البلورتين وضعية زاوية قائمة عمودية؛ أي بزاوية قياسها 90 درجة، وبناءً على هذه الفرضية الفيزيائية، فإنَّ الضوء سيتمكن وبسهولة من المرور عبر هاتين البلورتين وتدعى هذه الخاصية بخاصية استقطاب الضوء.
6. الخاصية الكيميائية وما ينتج عنها من آثار:
تتجلى الخاصية الكيميائية للضوء من خلال تغير السطوح الخارجية للمواد الكيميائية من خلال عملية الامتصاص.
7. الخاصية الكهروضوئية:
تحدث هذه الظاهرة بشكل جلي وواضح لا تخطئه العين حين يقع شعاع كهرومغناطيسي على سطح أي عنصر معدني مسبباً تحرير سيل من الإلكترونات المحملة بالشحنة السالبة وخروجها من سطح المعدن.
ما هي أهمية النور في حياتنا؟
- يُعَدُّ الضوء عنصراً أساسياً في حياة الكائنات الحية لا يمكن الاستغناء عنه أو استبداله بأي عنصر آخر.
- يساعد الضوء جميع الكائنات الحية على وجه المعمورة والبسيطة على القيام بالتفاعلات الحيوية والكيميائية اللازمة لنموها وتطورها وبقائها على قيد الحياة كالهدم والبناء وعمليات التمثيل الضوئي الحيوي.
- دون الضوء لا يمكن للإنسان أن ينمو.
- يمنح الضوء الإنسان الرؤية البصرية والقدرة على تمييز الأشياء من حيث أحجامها، وأشكالها، وأنواعها، ومساحة سطوحها، وطولها، وعرضها، ووزنها، ورؤية الأشخاص والموجودات.
- يساعد الضوء الناس على ممارسة حياتهم بشكل طبيعي وبنشاط وحيوية مستمرين.
- حين يدخل النور إلى الدماغ يضيء المناطق العاتمة في زوايا الدماغ فينبه المخ، ويزيد من إفراز هرمون السعادة فيندفع الإنسان لاستقبال يومه بهمة ونشاط متسلحاً بالإرادة والقدرة على تحدي الصعاب والتحلي بالثقة بالنفس؛ وهذا يؤثر تأثيراً إيجابياً وواضحاً وملحوظاً في الصحة النفسية، فتزداد الثقة بالنفس ويزداد حب الذات.
- يُعَدُّ الضوء عنصراً هاماً إلى جانب الهواء، والأوكسجين، وغاز ثنائي أوكسيد الكربون، والأملاح المعدنية، والماء الموجودين في التربة في قيام النبات بعملية التركيب الضوئي اللازمة لنمو النبات واستمرار دورة حياته وتأمين غذائه وتنفسه.
- تحتاج الحيوانات بجميع أنواعها من فقارية ولافقارية إلى الضوء عموماً وإلى ضوء الشمس خصوصاً للبحث عن طعامها في النهار وبناء مسكنها وإطعام فراخها.
- تحتاج الحيوانات اللافقارية إلى الضوء للقيام بعملية التكاثر والتزاوج والتناسل.
- يمكن للإنسان من خلال الضوء أن يميز الألوان ودرجات اللون والطبقات اللونية والخصائص اللونية للأشياء والأشكال.
- لا يمكن أن يستغني الإنسان عن الضوء الصناعي الذي يُستخدم في إنارة المنازل، والشوارع، والحدائق العامة، والمستشفيات، والعيادات الطبية، والمراكز التعليمية، ونوادي السباحة، والمقاهي، والفنادق في الليل وبعد الغروب.
- يمكن للطيور بواسطة الضوء أن تحدد مسار هجرتها بالاستعانة بالساعة البيولوجية التي تنظم عملية هجرة الطيور في مواسم الخريف والبرد والجوع والثلج، فهي بمنزلة البوصلة والخريطة لها.
- يُعَدُّ الضوء عنصراً هاماً يساعد الإنسان على تنظيم حياته اليومية، كالضوء المنبعث من إشارات المرور، وفي تنظيم حركة السير والمشاة ومرور الأشخاص، والشاحنات الكبيرة، والسيارات، والدراجات النارية، والدراجات الهوائية، والدراجات الكهربائية.
- يُستخدم الضوء الصناعي وسيلة لإرشاد وتوجيه السفن والبواخر المحمَّلة بالبضائع في الاتجاه الصحيح لتنطلق من الموانئ؛ وذلك باستخدام الإنارة الليلية على الشواطئ والميناء والمرفأ.
- الجدير بالذكر هو أنَّ الحيوانات على اختلاف أشكالها وأنواعها وأصنافها تهاجر من مكان إلى مكان آخر في سبيل البحث عن ضوء الشمس؛ نظراً لأنَّها لا تستطيع العيش دون الضوء عموماً وضوء أشعة الشمس خصوصاً؛ فالضوء يحفز الحيوانات وباقي الكائنات الحية على ممارسة نشاطها والقيام بعملها بحيوية ونشاط.
- تحتاج الزواحف بشكل يومي أو شبه يومي إلى التعرض المستمر لأشعة الشمس لساعات طويلة لتجديد حياتها ولون جلدها ليستعيد بريقه، ونضارته، ورونقه،، ولتكمل حياتها بهمة ونشاط وحيوية.
- تساعد أشعة الشمس الحارة والساطعة على الاستمرار بإنتاج مواد عضوية من بقايا وأوراق وساق النباتات التي تنمو على سطح البحار والبحيرات والمحيطات، ومن ثم تتعرض للغرق في قيعان البحار والمحيطات؛ وهذا يشكل غذاءً مفيداً ودسماً بالنسبة إلى الحيوانات البحرية التي تعيش في قيعان البحار من أسماك وغيرها.
- حتى الحيوانات التي تعيش دورة حياتها الكاملة في البحار لا تستطيع الاستغناء عن ضوء الشمس وأشعتها اللاهبة؛ لأنَّها تمد مياه البحار والمحيطات بالدفء والحرارة، فلا تشعر الحيوانات بالبرد أو الخمول أو الكسل أو السبات الشتوي؛ بل تعطي أشعة الشمس هذه الحيوانات قوة دفع لتستعيد حركتها وهمتها ونشاطها.
تتجلى أهمية الضوء من الناحية الفيزيائية وتتضح حين نرى على سطح الأرض الظواهر الطبيعية الفيزيائية الحيوية الآتية:
- ظاهرة قوس قزح بألوانها وجمالها.
- ظاهرة القمر وحالاته وأطواره بدءاً من طور الهلال وانتهاءً بطور البدر.
- تفسير وتحليل ظاهرة خسوف وكسوف كل من القمر والشمس فيزيائياً.
- توضيح وتفسير آلية عمل المرايا المحدبة والمقعرة والمسطحة والمكبرة والمصغرة وذات القطع المكافئة.
- تفسير ظاهرة تشكُّل ظل الأشخاص والأشياء والنباتات والحيوانات.
ما هي فوائد ضوء الشمس علمياً وحياتياً؟
- من خلال الضوء تمكَّن علماء الفيزياء من تحليل وتفسير واستكشاف المعلومات الضرورية عن كل شيء يتعلق بالإنسان والكون؛ وذلك من خلال إجراء تحليل علمي وفيزيائي على أشعة ضوئية كهرومغناطيسية إشعاعية.
- من خلال محاولات العلماء المستمرة وجهودهم الحثيثة في تحليل حزمة من الإشعاع وتحديد بدقة ماهية الإشعاع وطاقته، تمكَّن هؤلاء المعلمون العظماء من معرفة واكتشاف معلومات ثمينة وقيمة عن طبيعة الحياة والوجود في الحقب الزمنية الماضية والعصور القديمة.
- تمكَّن العلماء من خلال الضوء والإشعاع من تحديد التركيب الكيميائي الفيزيائي للنجوم، وقياس درجة تمدد وتقلص الكون من حولنا؛ وهذا أحدث ثورة جديدة في مجال العلم، وغيَّر بعض المفاهيم العلمية والذرية وقلبها جميعها رأساً على عقب.
- تمكَّن العلماء الغربيون من تطوير نظرية قديمة في علم الفيزياء تسمى بنظرية "ميكانيك الكم"؛ وذلك من خلال تحليلات ودراسات أجروها على ترددات أشعة الضوء الممتصة والمنبعثة من خلال الأجسام الذرية والنوى.
- من خلال الضوء ودراسة الضوء طُوِّرَت الكثير من التطبيقات البرمجية الواسعة والمتشعبة، والتي تستخدم لغة برمجية معقدة وبرامج دقيقة وعصرية تعتمد على أساس التحكم بخصائص الضوء العادي وميزاته وصفاته، ونذكر من هذه التطبيقات: الليزر، وأجهزة الاتصال التي تقوم عبر الألياف البصرية.
- لم يقتصر الأمر على ابتكار واختراع وتطوير تطبيقات برمجية؛ إنَّما تم العمل على إنتاج وتطوير وتحسين تطبيقات تكنولوجية تقنية دخلت في تفاصيل حياتنا وغيَّرت مجرى التاريخ، وسهلت عملية التواصل البشري، فأحدثت ثورة حقيقية وانقلابات جذرية في عالم التقانة والميغا والمعلوماتية، ونذكر من هذه التطبيقات: الهاتف بأنواعه، والحاسوب، والتلفاز.
- من أبرز الظواهر الناتجة عن الضوء هو ظهور علم جديد يسمى بعلم الضوئيات، يختص بدراسة وفهم وتحسين وتطوير التطبيقات الناتجة عن فهم آلية عمل الضوء، ودراسته وتدريسه في الجامعات وتحليله
من هذه التطبيقات نذكر:
- الهواتف المحمولة والأرضية.
- الحواسيب المحمولة.
- شاشات التلفاز بأنواعها المربعة والمسطحة، والتلفاز الملون، وغير الملون.
- اختراع ما يسمى بالرابوص أو الروبوت أو ما يعرف بالرجل الآلي.
- ظهور تقنية التصوير الإشعاعي والرنين المغناطيسي وغيرها من التقنيات المستخدمة في المستشفيات.
في الختام:
يقوم ضوء الشمس بتدفئة الكوكب، وإفراز هرمون السعادة عند الناس وتهيئتهم لاستقبال يومهم بحيوية ونشاط وإنجاز المهام المطلوبة.
أضف تعليقاً