الضوء الأبيض

إذا نظرنا حولنا رأينا أن لك شئ لونا خاصا ، وإن كان العلم يقول أن هذه الأشياء لا لون لها ، ولكنها تمتص بعض إشعاعات الطيف وتعكس البعض الأخر فيكتسب كل شئ لون الإشعاع الذي يعكسه ، بذلك يمكننا أن نعرف اللون بأنه المواد التي تستعمل للتلوين ، كما تبدوا على سطوح الأشياء .

يتألف الضوء الأبيض من مزيج الألوان المختلفة التي تشكل الطيف الشمسي . وقد تبين بالتجربة التي قام بها العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن (1643-1727) أن الضوء الأبيض إذا نفذ من منشور زجاجي تفكك إلى سبعة ألوان هي : الأحمر ، البرتقالي ، الأصفر ، الأخضر ، الأزرق ، النيلي ، البنفسجي . هذه الألوان هي نفسها نراها في (قوس قزح) ، حيث الطيف الشمسي عندما يخترق قطرات المطر المتساقطة ، وهي في هذه الحالة كالمنشور ، ينفصل إلى مجموعة من الألوان يتكون كل منها من زاوية انعكاس مختلفة اختلافا بسيطا عن زوايا الألوان الأخر .

أما اللون الذي نبصره في الأجسام فهو إحساس أعيننا بالأشعة التي تعكسها هذه الأجسام ، فهي عندما تتلقى الضوء تمتص أجزاء منه وتعكس الباقي . وبعبارة أخرى تتحدد ألوان الأجسام ، أي أن الألوان ليست من خواص الأجسام وإنما هي ترتبط بالضوء كل الارتباط .




تحليل الضوء في المنشور


جميع موجات الطيف الكهرومغناطيسي بما فيها الطيف المرئي تنتقل بالفراغ بالسرعة نفسها ، ولكن عند دخولها للأوساط الشفافة فإن سرعتها تختلف تبعاً لإختلاف أطوالها الموجية ، ففي الطيف المرئي تختلف سرعة موجات الضوء في الأوساط الشفافة حسب أطوالها الموجية ومعامل إنكسار مادة الوسط الشفاف.

إن أول من أجرى تجربة أثبت فيها أن الضوء الأبيض مركباً هو العالم نيوتن ، ويمكنك تحليل الضوء الأبيض بإستخدام منشور ثلاثي يعترض مسار الضوء ، حيث يتحلل إلى ألوان الطيف السبعة وهي:

الأحمر ، البرتقالي ، الأصفر ، الأخضر ، الأزرق ، النيلي ، البنفسجي . على الترتيب ، وتسمى بألوان الطيف الأساسي ، وكل لون من هذه الألوان يعتبر لوناً أساسياً لا يمكن تحويله لألوان أبسط منه.


والجدول التالي يبين معاملات إنكسار عدد من الأطياف في أنواع مختلفة من الزجاج



إذا نظرت إلى ثريا بلورية أو إلى حجر كريم كالألماس المصقول تشاهد ألوانا متعددة,بالرغم من أن الضوء الساقط على الجوهرة هو ضوء أبيض .واليبب في ذلك هو أن الزجاج الموشوري القطع ,أو حتى نقطة الماء ,تستطيع تحليل الضوء الأبيض إلى الألوان المتعددة التي يتألف منها .وهذه الألوان تؤلف نمطا قوس قزحي يسمى الطيف الضوئي.

وقد قام العالم المشهور نيوتن في القرن السابع عشر بعدة تجارب بين فيها لأول مرة أن بالإمكان تحليل الضوء إلى ألوان مختلفة .وفي إحدى تجاربه أغلق نيوتن كل نوافذ غرفته ليعتمها ثم أحدث ثقبا في مصراع نافذة لتعبر منه حزمة من أشعة الشمس. وعندما اعترض نيوتن الحزمة الضوئية بموشور زجاجي لتنفذ منه الأشعة إلى ستارة لاحظ أن الحزمة الضوئية تحللت إلى أشرطة ملونة من الأحملر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي.وعلرف نيوتن لتوه أن المنشور حلل الضوء الأبيض إلى هذه الألوان المعروفة بألوان الطيف.

والضوء الأبيض العادي ,أكان مصدره الشمس أو مصباحا كهربائيا , يتألف في الحقيقة من آلاف الألوان المتدرجة القليلة التباين والتي تندرج في سبع نطاقات لونية هي ألوان قوس قزح.

هنالك عدة أمثلة على ظاهرة الطيف في حياتنا اليومية أبرزها قوس قزح الذي يتسبب من أشعة الشمس الساطعة عبر آلاف قطيرات الماء في جو مطير . ويختلف الطيف الضوئي باختلاف نوع الضوء المنحل .حاول أن تلاحظ الفرق بين ضوء المصباح الكهربائي العادي والضوء المتفلور ونور مصباح الصوديوم (الذي تنار به الشوارع أحيانا) وذلك بمراقبة ضوئها عبر موشور .إن ضوء الصوديوم يكاد لا ينحل مطلقا لأنه يتألف في غالبيته العظمى من النور الأصفر الخالص.

كذلك فإن باستطاعة مجموعة من الحزوز الدقيقة المتلازمة أن تكون طيفا ، ولهذا ترى طيفا على سطح الاسطوانة إذا نظرت إليها جانبيا ,وكذلك إذا نظرت عبر شعرك أو عبر رموش عينيك إلى ضوء ساطع.

والأغشية الرقيقة قادرة أيضا على تحليل الضوء الأبيض ,وهذا ما يجعل الغشاء الزيتي الرقيق على سطح البرك الصغيرة متعدد الألوان .وتبدو فقاقيع الصابون ملونة الغشاء للسبب نفسه

ولاختبار حقيقة أن الضوء الأبيض مركب من أضواء مختلفة التلون يمكنك اجراء التجربة التالية:
توضح التجربة ظاهرة الإنكسار والتداخل التى تحدث فى طبقة رقيقة من محلول الصابون


مكونات التجربة:
حوض مملوء بمحلول الصابون
قضيب


: خطوات التجربة
إدفع القضيب وإرفعه خارج المحلول الصابونى لتكوين طبقة رقيقة من محلول الصابون
لاحظ تحلل الضوء الأبيض وظهور بعض ألوان الطيف وإختفاء البعض الآخر
أنفخ فى الجدار بلطف ولاحظ ظهور ألوان مختلفة عن الحالة السابقة

التفسير:
تتكون طبقة متجانسة من سائل الصابون نتيجة انهيار ظاهرة التوتر السطحى فى الماء لوجود الصابون تعمل طبقة الصابـون الرقيقة عمل المنشور فى إحداث ألوان الطيف ـ حيث ينكسر الضوء الأبيض الساقط على السطح الأول لطبقة الصابون إلى ألوان مختلفة ( لأن الضوء الأبيض هو خليط لهذه الألوان ) وحيث أن معامل إنكسار كل لون يختلف عن معامل إنكسار اللون الآخر فإن إنكسار الضوء الأبيض على السطح الأول للطبقة الرقيقة يحلل الضوء إلى مكوناته (والتى تنكسر كل منها بزاوية مختلفة ) ثم تقطع مسافة سمك الطبقة الرقيقة وتنعكس على السطح الثانى ، ثم تسقط على السطح الأول ، فتنكسر وتخرج مرة أخرى وهنا يحدث تداخل بين الموجات الساقطة والموجات الخارجــة من سطح الطبقة الرقيقة وقـد يكون هذا التداخل بنـاءاً ، حيث تقوى الموجات بعضها البعــض أو قـــد يكــون هداماً ، حيث تلاشى هذه الموجات بعضها البعض

ونظراً لأن المسافة التى يقطعها داخل الطبقة الرقيقة كل لون من مكونات الضوء تكون مختلفة وعلى ذلك فإن نتيجة التداخل تكون بناءة أو هدامة لكل لون على حده على حسب فرق الطور أو فرق المسافة التى قطعتها هذه الموجة وعندئذ تتكون أشكال ملونة تتواجد فيها ألوان (تداخل بناء ) وتتلاشى فيها ألوان أخرى (تداخل هدّام) وإذا نفخت فى الطبقة الرقيقة يتغير السمك وبالتالى فرق المسار ومن ثم تتغير الألوان .