ألم تسأل نفسك يوماً ما السبب وراء رؤيتنا لقطعة معدنية أو سمكة في الماء على أنها أبعد أو أقرب من بعدها الحقيقي لنا ، ونرى بعض الأطفال يقوم باللعب في الماء محاولين أن يمسكوا سمكة بأيديهم ، و لكن الأمر صعب، من الممكن أن يرجع صعوبة هذا الأمر إلي مهارة السمك أو لسذاجة الأطفال، أو أن هناك عوامل أخرى تسبب في خادعهم .
الضوء
نحن نتمكن من الرؤية بسبب الضوء عندما ينعكس من على الأشياء إلي أعيننا نتمكن حينها من رؤية الأشياء بوضوح ، وعلى القدر الكافي من الضوء تكون دقة النظر إلى الأشياء التي تحيط بنا فالنظر إلى الأشياء في الليل يختلف عن النظر لها في النهار ، فكلما ازداد الضوء ازدادت قدرتنا على تحليل المشهد بشكل أدق .
ليس كمية الضوء وحدها التي تتحكم في دقة النظر فهناك خواص أخري للضوء من الممكن أن تؤثر على رؤية الإنسان مثل انعكاس الضوء وانكسار الضوء وهذا هو السبب وراء عدم قدرتنا على النظر بدقة عبر الماء أو بعض الوسائط الأخرى ، دعونا نتعمق في هذا الموضع في مقالنا هذا .
دعونا نتعرف أولاً على الضوء ، الضوء هو طاقة التي تتكون من إشعاع كبير ، أو من الممكن أن ندعوه بالإشعاع الكهرومغناطيسي، حيث يتراوح طوله بين 400 نانومتر إلى 700 نانومتر ، والضوء من الاشعاعات التي يستطيع الإنسان أن يراها بعينه المجردة ، الضوء هو السبب الأساسي وراء قدرة الإنسان على الرؤية ، حيث ينعكس الشعاع الضوئي من على الأجسام المختلفة متجهاً إلي عين الإنسان فتقوم العين باستقبال الضوء لينعكس بداخلها صورة الأشياء ويتمكن حينها الإنسان من رؤيتها .
للضوء العديد من الخصائص المختلفة منها خاصية الاستقطاب وخاصية التأثير الكيميائي وخاصية الانعكاس وخاصية الانكسار التي سنتحدث عليها في هذا المقال.
انكسار الضوء
كما قلنا سابقاً فإن للضوء خواص ومنها هذه الخاصية المهمة ألا وهي انكسار الضوء ، وقد عرفت هذه الظاهرة الفيزيائية للضوء من خلال الفيزياء الكلاسيكية ، والتي من الممكن أن نعرفها بأنها إنحراف أو تغير في مسار الشعاع الضوئي من الممكن أن يطرأ عليه بسبب مروره في وسط ما مختلف أو خلال سطح يفصل بين وسطين شفافين متباينين .
يمكننا القول أيضاً أنه تغيير في شكل الموجات الضوئية وقوانين الحركة التي تنشأ بسبب الإشارات والموجات في وسط مادي ما والجزيئات التي يتكون منها هذا الوسط ، هنا تنشئ حركة بنظام محدد وتتحرك الطاقة من خلاله لكي تنتقل من الوسط المادي الأول إلى الوسط المادي الأخر الأكثر في الكثافة، ويأتي هذا التحرك بسبب السرعة التي ينتقل بها الضوء من خلال الأوساط المختلفة ذات الكثافات المختلفة ، فيتغير المسار مع تغير سرعة الطاقة التي تمر من وسط إلى وسط ذو كثافة أكبر .
عند تحرك الموجة الضوئية من وسط ذي معامل انكسار إلى وسط آخر ذي معامل انكسار أخر متباين ، هنا يتحقق هذا الانكسار الذي نلاحظه على الفاصل بين الوسطين ، وعندما يحدث هذا الانكسار في الموجة يتحول الطول الموجي ، إلا أن التذبذب لا يتغير ويستمر في ثبات ، يمكننا أن نضع العديد من الأمثلة على انكسار الضوء مثل النظر إلى قطعة نقدية في حوض ماء فإن مكانها الذي نراه هذا ليس حقيقي ولكن بسبب انكسار الضوء نراه على بعد أخر غير بعده الحقيقي .
هذا هو السبب أيضاً وراء عدم قدرة الأطفال على مسك السمك في الماء كما قلنا مسبقاً، هذا ما يمكننا تعريفه بالعمق الظاهر والعمق الحقيقي.
العمق الظاهر والعمق الحقيقي
لكي نتعرف أكثر على العمق الظاهر والعمق الحقيقي دعونا نستعين بمثال السمك مرة أخري ، فإذا قمت بالوقوف على البحيرة ونظرت إلى الأسماك التي في الماء فسترها بعمق غير عمقها الحقيقي في ستكون أعمق مما تراه وهذا ما يسمى بالعمق الظاهري في حين أن عمقها الحقيقي أبعد مما تراه ، فعندما ينعكس الضوء المنبعث من السمكة إلي عينك فهو ينتقل من وسط ذو كثافة أعلى وهو الماء إلى وسط آخر شفاف أيضاً وهو الهواء ولكن بكثافة أقل ، مما يعني أن سرعة الضوء ستكون أبطأ في الماء وتكون أسرع في الهواء بسبب أن كثافته أقل .
هنا يحدث هذا التغيير الذي يؤثر على الرؤية الحقيقة للمشهد ، كذلك العكس أيضاً فإن السمكة تراك أبعد من بعدك الحقيقي حيث أن الضوء المنبعث منك ينكسر على سطح الماء ويتغير بسبب أن سرعته ستقل لانتقاله إلي وسط ذو كثافة أعلى .
قانون انكسار الضوء
سمي بقانون نسل ، حيث يشترط هذا القانون أن يكون هناك تساوي بين جيب زاوية الانكسار أو سقوط الضوء خلال وسطين متباينين ، ونسبة سرعة الضوء في مروره من الوسطين ، ويمكن تمثيله في الآتي (جاهـ 1/جاهـ 2)=(ع1/ع2)=(ن1/ن2).
هـ 1: تعبر عن الزاوية التي تتشكل عندما يسقط الضوء من الوسط المادي الأول إلى الوسط المادي الثاني.
هـ 2: تعبر عن الزاوية التي تتشكل من انكسار الضوء بعد عبوره إلى الوسط الثاني.
ع1: تعبر عن سرعة التي يتحرك بها الضوء في الوسط الأول.
ع2: تعبر عن سرعة التي يتحرك بها الضوء في الوسط الثاني.
ن1: تعبر عن معامل الانكسار للوسط الأول.
ن2: تعبر عن معامل الانكسار للوسط الثاني.
الضوء
نحن نتمكن من الرؤية بسبب الضوء عندما ينعكس من على الأشياء إلي أعيننا نتمكن حينها من رؤية الأشياء بوضوح ، وعلى القدر الكافي من الضوء تكون دقة النظر إلى الأشياء التي تحيط بنا فالنظر إلى الأشياء في الليل يختلف عن النظر لها في النهار ، فكلما ازداد الضوء ازدادت قدرتنا على تحليل المشهد بشكل أدق .
ليس كمية الضوء وحدها التي تتحكم في دقة النظر فهناك خواص أخري للضوء من الممكن أن تؤثر على رؤية الإنسان مثل انعكاس الضوء وانكسار الضوء وهذا هو السبب وراء عدم قدرتنا على النظر بدقة عبر الماء أو بعض الوسائط الأخرى ، دعونا نتعمق في هذا الموضع في مقالنا هذا .
دعونا نتعرف أولاً على الضوء ، الضوء هو طاقة التي تتكون من إشعاع كبير ، أو من الممكن أن ندعوه بالإشعاع الكهرومغناطيسي، حيث يتراوح طوله بين 400 نانومتر إلى 700 نانومتر ، والضوء من الاشعاعات التي يستطيع الإنسان أن يراها بعينه المجردة ، الضوء هو السبب الأساسي وراء قدرة الإنسان على الرؤية ، حيث ينعكس الشعاع الضوئي من على الأجسام المختلفة متجهاً إلي عين الإنسان فتقوم العين باستقبال الضوء لينعكس بداخلها صورة الأشياء ويتمكن حينها الإنسان من رؤيتها .
للضوء العديد من الخصائص المختلفة منها خاصية الاستقطاب وخاصية التأثير الكيميائي وخاصية الانعكاس وخاصية الانكسار التي سنتحدث عليها في هذا المقال.
انكسار الضوء
كما قلنا سابقاً فإن للضوء خواص ومنها هذه الخاصية المهمة ألا وهي انكسار الضوء ، وقد عرفت هذه الظاهرة الفيزيائية للضوء من خلال الفيزياء الكلاسيكية ، والتي من الممكن أن نعرفها بأنها إنحراف أو تغير في مسار الشعاع الضوئي من الممكن أن يطرأ عليه بسبب مروره في وسط ما مختلف أو خلال سطح يفصل بين وسطين شفافين متباينين .
يمكننا القول أيضاً أنه تغيير في شكل الموجات الضوئية وقوانين الحركة التي تنشأ بسبب الإشارات والموجات في وسط مادي ما والجزيئات التي يتكون منها هذا الوسط ، هنا تنشئ حركة بنظام محدد وتتحرك الطاقة من خلاله لكي تنتقل من الوسط المادي الأول إلى الوسط المادي الأخر الأكثر في الكثافة، ويأتي هذا التحرك بسبب السرعة التي ينتقل بها الضوء من خلال الأوساط المختلفة ذات الكثافات المختلفة ، فيتغير المسار مع تغير سرعة الطاقة التي تمر من وسط إلى وسط ذو كثافة أكبر .
عند تحرك الموجة الضوئية من وسط ذي معامل انكسار إلى وسط آخر ذي معامل انكسار أخر متباين ، هنا يتحقق هذا الانكسار الذي نلاحظه على الفاصل بين الوسطين ، وعندما يحدث هذا الانكسار في الموجة يتحول الطول الموجي ، إلا أن التذبذب لا يتغير ويستمر في ثبات ، يمكننا أن نضع العديد من الأمثلة على انكسار الضوء مثل النظر إلى قطعة نقدية في حوض ماء فإن مكانها الذي نراه هذا ليس حقيقي ولكن بسبب انكسار الضوء نراه على بعد أخر غير بعده الحقيقي .
هذا هو السبب أيضاً وراء عدم قدرة الأطفال على مسك السمك في الماء كما قلنا مسبقاً، هذا ما يمكننا تعريفه بالعمق الظاهر والعمق الحقيقي.
العمق الظاهر والعمق الحقيقي
لكي نتعرف أكثر على العمق الظاهر والعمق الحقيقي دعونا نستعين بمثال السمك مرة أخري ، فإذا قمت بالوقوف على البحيرة ونظرت إلى الأسماك التي في الماء فسترها بعمق غير عمقها الحقيقي في ستكون أعمق مما تراه وهذا ما يسمى بالعمق الظاهري في حين أن عمقها الحقيقي أبعد مما تراه ، فعندما ينعكس الضوء المنبعث من السمكة إلي عينك فهو ينتقل من وسط ذو كثافة أعلى وهو الماء إلى وسط آخر شفاف أيضاً وهو الهواء ولكن بكثافة أقل ، مما يعني أن سرعة الضوء ستكون أبطأ في الماء وتكون أسرع في الهواء بسبب أن كثافته أقل .
هنا يحدث هذا التغيير الذي يؤثر على الرؤية الحقيقة للمشهد ، كذلك العكس أيضاً فإن السمكة تراك أبعد من بعدك الحقيقي حيث أن الضوء المنبعث منك ينكسر على سطح الماء ويتغير بسبب أن سرعته ستقل لانتقاله إلي وسط ذو كثافة أعلى .
قانون انكسار الضوء
سمي بقانون نسل ، حيث يشترط هذا القانون أن يكون هناك تساوي بين جيب زاوية الانكسار أو سقوط الضوء خلال وسطين متباينين ، ونسبة سرعة الضوء في مروره من الوسطين ، ويمكن تمثيله في الآتي (جاهـ 1/جاهـ 2)=(ع1/ع2)=(ن1/ن2).
هـ 1: تعبر عن الزاوية التي تتشكل عندما يسقط الضوء من الوسط المادي الأول إلى الوسط المادي الثاني.
هـ 2: تعبر عن الزاوية التي تتشكل من انكسار الضوء بعد عبوره إلى الوسط الثاني.
ع1: تعبر عن سرعة التي يتحرك بها الضوء في الوسط الأول.
ع2: تعبر عن سرعة التي يتحرك بها الضوء في الوسط الثاني.
ن1: تعبر عن معامل الانكسار للوسط الأول.
ن2: تعبر عن معامل الانكسار للوسط الثاني.
