ماذا يحدث للضوء عند سقوطه على المنشور الزجاجي

ما هو المنشور الزجاجي

يتميز المنشور الزجاجي بكونه جسمًا شفافًا ذو طرفين مثلثين وثلاثة أوجه مستطيلة، ويختلف انكسار الضوء في المنشور الزجاجي عن الزجاج العادي في أن شعاع الضوء الساقط لا يتوازى مع شعاع الضوء الصادر.

عندما يمر شعاع الضوء عبر المنشور الزجاجي، ينحرف مرتين، الأول عندما يدخل المنشور الزجاجي والثاني عندما يخرج منه، ويحدث هذا نظرًا لعدم توازن الأسطح الانكسارية للمنشور الزجاجي، وكذلك ينحني شعاع الضوء باتجاه قاعدته عندما يمر عبر المنشور.

هناك تطبيقات مختلفة للمنشورات ويتم تصنيعها في العديد من الأشكال والأحجام المختلفة لتناسب التطبيقات المحددة، وتستخدم المنشورات بشكل شائع في التطبيقات البصرية مثل المجاهر والعدسات والتلسكوبات وثنائيات الليزر.

تشمل الأمثلة الأخرى:

• قياس التداخل.
• التعرف على الأنماط.
• محددات المدى.
• أجهزة الليزر.
• شعاع التوجيه.
• ليزر قابل للضبط.
• الحراجة.
• مجاهر ستيريو.

ظاهرة انعكاس الضوء

الانكسار هو انحناء الضوء عند انتقاله من وسط إلى آخر، لذلك عند مرور شعاع ضوئي عبر منشور زجاجي، يحدث انكسار الضوء عندما يدخل وعندما يخرج من المنشور، وذلك لأن الأسطح الانكسارية غير متوازية، فلا تكون المسارات الناشئة والساقطة موازية لبعضها، وفي هذه الحالة ينحرف شعاع الضوء عند مروره عبر المنشور.

ماذا يحدث للضوء عند سقوطه ع منشور

الضوء المرئي، المعروف أيضا باسم الضوء الأبيض، يتكون من مجموعة من الألوان المختلفة، وعادة ما يتم ملاحظة هذه الألوان عندما يمر الضوء من خلال مثلث زجاجي. عند مرور الضوء عبر هذا المثلث، يتم تفصيل الضوء الأبيض إلى ألوانه المكونة، وهي الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والبنفسجي. يعرف هذا التفصيل للضوء المرئي إلى ألوانه المختلفة بالتشتت، وكل لون له تردد موجة مميز، وتنحني ترددات الموجات الضوئية المختلفة بكميات متفاوتة عند مرورها عبر المثلث.

ظاهرة تشتت الضوء

في عام 1665، اكتشف إسحاق نيوتن أن الضوء الأبيض يتكون من سبعة ألوان، ووجد أنه إذا تم تمرير شعاع من الضوء الأبيض عبر منشور زجاجي فسوف ينفصل إلى سبعة ألوان، وهذه الألوان هي: الأحمر والبرتقاليوالأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي.

• طيف الضوء الأبيض: يطلق على النطاق المؤلف من سبعة ألوان، الذي ينتج عن مرور شعاع من الضوء الأبيض عبر منشور زجاجي، اسم الطيف اللوني.
• تشتت الضوء: عند مرور الضوء الأبيض عبر وسط شفاف يشتت الضوء، يتم تقسيمه إلى سبعة ألوان، وعند إلقاء الضوء في اتجاهات عشوائية مختلفة على أنواع مختلفة من الجسيمات المعلقة التي تشتت الضوء، يعرف هذا العمل بتقسيم الضوء الأبيض وتشتته.

يحدث تشتت الضوء الأبيض بسبب اختلاف زوايا انكسار أضواء مختلفة الألوان خلال مرورها في وسط شفاف. على سبيل المثال، ينحرف اللون الأحمر على نحو أقل ويظهر في الجزء العلوي من الطيف، في حين ينحرف اللون البنفسجي إلى أقصى حد ويظهر في الجزء السفلي من الطيف.

• إعادة تركيب طيف الألوان

يمكن تجميع مجموعة من سبعة ألوان من الأضواء مرة أخرى لتشكيل ضوء أبيض خلفي. يمكن القيام بذلك عن طريق وضع اثنين من المنشورات الزجاجية جنبا إلى جنب، ولكن يجب وضع المنشور الزجاجي الثاني بشكل مقلوب. عندما يمر الضوء الأبيض من خلال المنشور الأول، يتم تشتيته إلى سبعة ألوان. وعندما يدخل هذا الشعاع الضوء المنشور الثاني، الموضوع بشكل مقلوب، يتم الحصول على ضوء أبيض عندما يخرج من المنشور الثاني.

تتجمع أشعة الضوء السبعة الملونة معا لتكوين ضوء أبيض بفضل وجود قرص زجاجي ثان يتم وضعه بشكل معكوس

• قوس قزح

يحدث قوس قزح عندما تمطر وتكون الشمس مشرقة، وعندما يسقط ضوء الشمس الأبيض على قطرات المطر، ينكسر الضوء الأبيض ويتشكل قوس مكون من سبعة ألوان في السماء. في هذه الحالة، تعمل قطرات المطر الصغيرة مثل منشور زجاجي يفصل الضوء الأبيض.

انكسار الغلاف الجوي

عندما يحدث انكسار الضوء بسبب الغلاف الجوي للأرض، يطلق عليه اسم انكسار الغلاف الجوي. عندما يدخل شعاع الضوء إلى الغلاف الجوي، يوجد هواء ودرجات حرارة مختلفة في كل طبقة هوائية. لكل طبقة هوائية كثافة بصرية مختلفة، حيث تكون طبقة الهواء البارد هي الأكثر كثافة بصريا للأشعة الضوئية، بينما تكون طبقة الهواء الأكثر دفئا هي الأندر كثافة بصريا للأشعة الضوئية.

فيما يلي أمثلة على انكسار الضوء في الغلاف الجوي:

• مثال(1): وميض النجوم

تتلألأ النجوم في الليل بسبب انعكاس ضوئها في الغلاف الجوي، وعندما يصل ضوء النجم إلى الغلاف الجوي للأرض، يتعرض لانكسار بسبب تغير كثافة الهواء، ولذلك تظهر النجوم مشرقة في لحظة وخافتة في لحظة أخرى.

• مثال(2): تظهر النجوم أعلى مما هي عليه

عندما يدخل ضوء النجوم الغلاف الجوي للأرض، ينكسر بسبب تغير كثافة الهواء، فالهواء في الأعلى أقل كثافة وفي الأسفل يزداد كثافة، وبسبب انحناء الهواء الكثيف عندما يصل الضوء النجمي يظهر النجم في مكان أعلى مما هو في الواقع.

• مثال(3): تقدم شروق الشمس وتأخر غروبها

يمكن رؤية الشمس قبل دقيقتين من شروقها وبعد غروبها الفعلي بدقيقتين بسبب انكسار الضوء، حيث يأتي ضوء الشمس خلال شروقها من هواء ذو كثافة أقل إلى هواء ذو كثافة أعلى، ونتيجة لذلك ينكسر ضوء الشمس لأسفل، مما يجعل الشمس تظهر مرتفعة فوق الأفق بشكل أكبر مما هي عليه في الواقع.

ظاهرة تندال في الطبيعة

عندما يتعرض الضوء للتشتت بسبب الجسيمات الموجودة في مساره يُطلق عليه تأثير تيندال، وتكون الطريقة التي يظهر بها شعاع الضوء المنبعث من الشمس مرئيًّا عندما يمر عبر جزيئات الغبار في الغرفة أو عندما يمر ضوء الشمس عبر مظلة من غابة كثيفة وما إلى ذلك هي أمثلة على تأثير تيندال.

في عام 1859، اكتشف تيندال أن عبور الضوء الأبيض عبر سائل صاف يحتوي على جسيمات معلقة صغيرة يجعل لون الضوء الأزرق يتمتع بطول موجي أقصر وينتشر أكثر من اللون الأحمر الذي يتمتع بطول موجي أطول.

: يتوقف لون الضوء المنبعث عن المتناثر على حجم الجسيمات

تتكون اللون الأبيض للضوء المتناثر في الغلاف الجوي من جزيئات الغبار الكبيرة وقطرات الماء التي تعكس الضوء الأبيض بطريقة تجعل الضوء المتناثر يبدو أبيضا أيضا، وتكون جزيئات الغبار وقطرات الماء في الغلاف الجوي أكبر من نطاق الطول الموجي للضوء المرئي.

عندما يسقط ضوء الشمس الأبيض على جزيئات الهواء الصغيرة في الغلاف الجوي، فإنه يشتت الضوء الأزرق بشكل أساسي؛ لأن اللون الأزرق له طول موجي أقل وأصغر بكثير بفعل جزيئات الهواء.

لماذا السماء زرقاء؟

عندما يتعرض ضوء الشمس الأبيض للغلاف الجوي، فإن الأضواء ذات الطول الموجي الأطول لا تنتشر بواسطة جزيئات الهواء، ولكن يتم تشتيت الضوء الأزرق الذي له طول موجي أقصر بواسطة جزيئات الهواء في الغلاف الجوي، وهذا هو السبب في أن السماء تبدو زرقاء.

ما هو السبب الذي يؤدي إلى ظهور الشمس باللون الأحمر عند شروقها أو غروبها

عند شروق الشمس وغروبها، ينتشر الضوء الأزرق بعيدًا عن أعيننا، وبالتالي يكون الضوء الذي يصلنا أساسًا باللون الأحمر وله طول موجي أطول.