شرح درس الضوء ثاني متوسط الفصل الثاني

حين تطلع الشمس صباحًا يصل ضوؤها إلى بيتك بعد نحو ثماني دقائق من انطلاقه، وبعد المطر ترى قوس قزح في السماء. فما الضوء، وكيف يتصرف عند اصطدامه بالأجسام؟

الطيف الكهرومغناطيسي

الموجات الكهرومغناطيسية تنتقل في الفراغ بلا وسط، وجميعها بسرعة الضوء، وتختلف في الطول الموجي والتردد. وترتب من الأطول موجة والأقل ترددًا إلى الأقصر موجة والأكثر ترددًا:

• موجات الراديو: للبث الإذاعي والتلفزيوني والاتصالات.
• الميكروويف: لأفران الميكروويف والرادار والاتصالات.
• تحت الحمراء: تنقل الحرارة، وتستخدم في أجهزة التحكم عن بعد والتصوير الليلي.
• الضوء المرئي: الجزء الوحيد الذي تراه العين.
• فوق البنفسجية: تنتجها الشمس، وتسبب سمرة الجلد وحروقه، وتستخدم في التعقيم.
• السينية: تخترق الأنسجة الرخوة فتصور العظام في المستشفيات.
• أشعة جاما: أعلى طاقة، تستخدم في علاج الأورام وتعقيم الأدوات.

«يتحرك كل الطيف الكهرومغناطيسي بسرعة الضوء في الفراغ.»

وسرعة الضوء ٣٠٠٬٠٠٠ كم/ث، وهي أكبر سرعة في الكون.

مثال: المسافة بين الشمس والأرض نحو ١٥٠٬٠٠٠٬٠٠٠ كم، فكم يستغرق ضوء الشمس ليصل إلينا؟ الحل: الزمن = المسافة ÷ السرعة = ١٥٠٬٠٠٠٬٠٠٠ ÷ ٣٠٠٬٠٠٠ = ٥٠٠ ث، أي نحو ٨ دقائق و٢٠ ثانية.

الأجسام والضوء

• الأجسام المعتمة: لا تسمح بنفاذ الضوء كالخشب والحجر والمعدن، فتكون لها ظلال.
• الأجسام الشفافة: تسمح بنفاذ معظم الضوء فنرى ما خلفها بوضوح، كالزجاج الصافي والماء النقي.
• الأجسام شبه الشفافة: تسمح بمرور جزء من الضوء فنرى ما خلفها بصورة غير واضحة، كالزجاج المصنفر وورق الزبدة.

الانعكاس والمرايا

ينعكس الضوء عند ارتطامه بسطح، ويخضع لقانون الانعكاس: زاوية السقوط = زاوية الانعكاس.

• المرآة المستوية: سطحها مستوٍ، وتكون صورة معتدلة في حجم الجسم وخلف المرآة بالمسافة نفسها.
• المرآة المقعرة: سطحها منحنٍ للداخل، تجمع الأشعة وتكبر الصورة إذا كان الجسم قريبًا، وتستخدم في مرايا الحلاقة وعواكس المصابيح وأطباق التجميع.
• المرآة المحدبة: سطحها منحنٍ للخارج، تفرق الأشعة وتعطي صورة مصغرة واسعة المجال، وتستخدم في مرايا السيارات الجانبية ومرايا المراقبة.

الانكسار والعدسات

ينحرف الضوء عند انتقاله بين وسطين مختلفين لتغير سرعته، كانتقاله من الهواء إلى الماء.

• العدسة المحدبة: أسمك في الوسط، تجمع الأشعة، وتستخدم في المكبرات والنظارات لعلاج طول النظر والكاميرات.
• العدسة المقعرة: أرق في الوسط، تفرق الأشعة، وتستخدم في نظارات قصر النظر.

ألوان الضوء

الضوء الأبيض مزيج من ألوان الطيف: الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي. وعندما يمر بمنشور زجاجي ينكسر كل لون بزاوية مختلفة فيتفرق الضوء ألوانًا. وقوس المطر ينشأ حين ينكسر ضوء الشمس وينعكس داخل قطرات الماء فيتحلل إلى ألوانه.

ولون الجسم المعتم هو الضوء الذي يعكسه: فالورقة الحمراء تعكس الأحمر وتمتص باقي الألوان، والجسم الأسود يمتص جميع الألوان.

العين والإبصار

يدخل الضوء من القرنية ثم الحدقة التي تتحكم القزحية في اتساعها، وتجمعه العدسة على الشبكية فتتكون صورة مقلوبة، وتحولها الخلايا الحساسة إلى سيالات عصبية ينقلها العصب البصري إلى الدماغ فيفسرها. ومن عيوب الإبصار قصر النظر (تعالج بعدسة مقعرة) وطول النظر (تعالج بعدسة محدبة).

والعالم المسلم ابن الهيثم رائد علم البصريات، أثبت في كتابه المناظر أن الرؤية تحدث بدخول الضوء المنعكس عن الأجسام إلى العين، وأجرى تجارب في الغرفة المظلمة وفي الانعكاس والانكسار.