يتحرك الضوء في خطوط مستقيمة، ويتحرك بسرعة ثابتة، ويمكننا رؤية الأشياء من حولنا من خلال الضوء، ولذلك سنقدم لك بعض التطبيقات التي توضح ظاهرة انتشار الضوء.
تجربة تبين الانتشار المستقيمي للضوء
تتم إجراء تجربة توضح مسار الحزمة الضوئية بين قطعتي ورق مقوى تحملان نفس الأبعاد، وتحتوي كل منهما على ثقب في نفس الموضع، ويتم الاتصال بين قطعتي الورق المقوى من خلال شاشة توضع على جانبي الورق.
عندما يكون الثقبان ومصدر الضوء على استقامة واحدة، يظهر الضوء على الشاشة من خلال الورق.
ومع ذلك، إذا قمنا بتحريك إحدى الورقتين من مكانها، فقد لا يصل الضوء إلى الشاشة.
وذلك يعني أن الضوء يسير في خطوط مستقيمة، وبناء على ذلك، اختار الفيزيائيون تمثيل شعاع الضوء عن طريق خط مستقيم، وتسمى المجموعة الضوئية التي تنبعث من الأشعة في المصباح الضوئي إلى الحزمة الضوئية.
تطبيق العلبة المظلة
تتم تجربة العلبة المظلة عن طريق إحضار وسط معتم من الوجه الأمامي، ويتواجد في الوجه الأمامي ثقب في الوسط يتكون من مادة نصف شفافة ينفذ من خلاله الضوء.
تعتمد الضوء المنبعث من العلبة بشكل مباشر على ظاهرة انتشار الضوء بشكل مستقيم.
لكن هناك بعض العوامل المؤثرة على الصورة ومن هذه العوامل هي:
عندما يزداد المسافة بين الجسم المضيء والثقب، تتصغر الصورة ولكنها تبقى واضحة.
-عندما يزيد المسافة بين الثقب والشاشة، تصبح الصورة أكبر وتبقى واضحة بشكل أفضل.
عندما يتزايد قطر الثقب، تصبح الصورة أكثر إضاءة ولكنها أقل وضوحًا.
تطبيق إضاءة جسم معتم بمنبع ضوئي نقطي
في هذه الصورة نشاهد أن الجهة الأمامية من الكرة مضيئة، بينما الجهة الخلفية منها هي الظل المرتبط بالكرة، والمنطقة المظلمة في الصورة هي المتمثلة في الشاشة، وهي التي تبرز شكل الكرة المظلمة والتي تسمى بالظل المنعكس.
الحيز الفضائي الموجود في المنطقة ما بين الظل الخاص و الظل المحمول هو مخروط الظل.
يتضح من ذلك أن عند إضاءة الأجسام المظلمة بواسطة الضوء، يتم الحصول على الظل الخاص والظل المحمول ومخروط الظل، وذلك لأن هذا يعتمد على مبدأ انتشار الضوء المستقيم.
تطبيق إضاءة جسم معتم بمنبع ضوئي غير نقطي
تظهر الصورة المنطقة الأمامية المضاءة، ومنطقة الظل الخاصة بها، ومنطقة شبه المظلمة التي توجد بين المنطقة المضاءة ومنطقة الظل الخاصة بها، والتي تسمى شبه الظل.
“إذا كانت هناك منطقة ظليلة في الشاشة، فإن المنطقة المحيطة بهذا الظل تسمى “شبه الظل المحمول” وهي منطقةٌ شبه مظلمة.
وبناءً على ذلك، يمكن استنتاج أن مبدأ انتشار الضوء المستقيم يمكن تفسيره من خلال هذا الخطأ.
تطبيق ظاهرة الكسوف والخسوف
يحدث كسوف الشمس عندما تتوافق الشمس والقمر على محور واحد، وهو الظاهرة الطبيعية التي تحدث عندما يحدث التلاقي بين الشمس والقمر.
هذه الصورة توضح شكل الكسوف الذي يحدث وينقسم إلى:
الكسوف الكلي: تمثل هذه الظاهرة منطقة الظل المحمولة للقمر على سطح الأرض .
الكسوف الجزئي هو المنطقة الموجودة في شبه الظل الذي يسببه القمر على الأرض.
يتم ملاحظة كسوف الشمس في وقت النهار، سواء كان كسوفًا كليًا أو جزئيًا.
ظاهرة خسوف القمر
الخسوف هو واحد من الظواهر الطبيعية التي تحدث في الطبيعة، ويحدث هذا الظاهرة عندما تكون الأرض موجودة بين الشمس والقمر على نفس الخط المستقيم.
يحدث الخسوف الكلي للقمر عندما يكون القمر تحت سطح الأرض، ويحدث الخسوف الجزئي للقمر عندما يكون القمر في منطقة شبه ظل الأرض.
توصلنا من هذه التجربة إلى استنتاج أن الخط المستقيم هو الذي يفسر ظاهرتي الكسوف والخسوف التي تحدث للشمس والقمر.
قد يستغرق الخسوف حوالي ساعة ونصف وهو تحدي في الليل.