بحث حول الضوء

ؤ

خطوط متوازية للضوء والظل

شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي يشبه الحرارة المشعة وموجات الراديو وأشعة إكس. ويتكون الضوء من ذبذبات سريعة لحقل كهرومغناطيسي في مجموعة معينة من الترددات يمكن للعين الآدمية أن تتبعها.
وينبعث الضوء من مصدر ما في خطوط مستقيمة وينتشر في مناطق أوسع فأوسع كلما تحرك، ويضعف الضوء كلما بعد عن هذا المصدر بمسافة. وعندما يصطدم الضوء بشيء ذي سطح خشن، فإما أن يتم امتصاصه أو أن يتفرق في كل الاتجاهات. ويتم امتصاص بعض الترددات أكثر من بعضها الآخر، وهذا الأمر يمنح للأشياء ألوانها الخاصة بها. وتفرق الأسطح البيضاء ضوء كل أطوال الموجات بالتساوي، بينما تمتص الأسطح السوداء الضوء كله. ومن ناحية أخرى، يتطلب الانعكاس سطحا مصقولا بدرجة كبيرة مثل ذلك المستخدم في المرآة.
ولقد كان تحديد طبيعة الضوء من مشاكل علم الفيزياء الرئيسية، وحتى القرن الخامس الهجري / الحادي عشر الميلادي لم يكن هناك تفسير دقيق لطبيعته. أما أول محاولة علمية لتفسيره فكانت محاولة ابن الهيثم في كتابه المناظر الذي ذكر في تعريفه: "حرارة نارية تنبعث من الأجسام المضيئة بذاتها كالشمس والنار". فالضوء عند ابن الهيثم جسم مادي لطيف، وهو يتألف من أشعة لها أطوال وعروض؛ وكل شعاع - مهما صغر - فإن له عرضا. ثم إن ما يسميه ابن الهيثم بالشعاع هو "حبال النور المنبعثة من الأجسام ذوات الأضواء الذاتية فحسب".
والضوء -في رأيه- نوعان: نوع ذاتي يصدر عن الأجسام المضيئة بنفسها كالشمس والنار، ونوع عرضي يصدر من الأجسام التي تعكس ضوء غيرها كالقمر والمرآة وسائر الأجسام التي تعكس الضوء. وحينما يصدر الضوء عن الأجسام بكلتي نوعيهما، فإنه ينبعث من جميع النقاط على سطوح تلك الأجسام ثم يمتد على أشكال خطوط مستقيمة. وتلك طبيعة ثابتة للضوء؛ وبرهان ذلك ضوء الشمس في غبار الغرفة، فإننا نرى أشعة الشمس النافذة إلى غرفة قليلة النور وفيها غبار ثائر تتجه اتجاها مستقيما.
ويشرح ابن الهيثم إضاءة القمر فيقول "إن جرم القمر لا ضوء له وأن ضوءه المشرق على الأرض إنما هو شعاع الشمس أشرق عليه انعكس من سطحه إلى الأرض". وهو يورد براهين هندسية سليمة يثبت فيها أن إ شراق الضوء من القمر على الأرض ليس عن طريق الانعكاس فحسب وإنما عن طريق إشراق الأضواء العرضية من سطوح الأجسام الكثيفة المستضيئة من الأجسام المضيئة بذاتها.
ويرى ابن الهيثم أنه إذا صدر الضوء عن جسم مضيء بذاته أو مضاء بنور واقع عليه، فإنه يقع على جميع الأجسام المقابلة لذلك الجسم. والأضواء الصادرة عن الأجسام تختلف قوة وضعفا: فالأضواء الذاتية أقوى من الأضواء العرضية؛ والأضواء العرضية الثواني المنعكسة عن سطح وقع عليه ضوء ذاتي، أقوى من الأضواء العرضية الثوالث المنعكسة على سطح وقع عليه ضوء عرضي.
وهو يشير إلى أن الضوء لا ينفذ في الأجسام الكثيفة وينفذ في الأجسام الشفيفة . والجسم الشفيف يقبل الصور التي ترد عليه مع الضوء قبول تأدية، إذ يستطيع نقلها من مكان إلى آخر؛ لا قبول استحالة، أي لا يستحيل بها لا يتبدل بسببها من حال إلى حال.
ولقد ظلت نظرية ابن الهيثم هي السائدة طوال قرون ثلاث، ثم جاء عالم الرياضيات والفيزيائي الإنجليزي إسحاق نيوتن فوصف الضوء بأنه انبعاث جسيمات، بينما طور الفلكي والرياضي والفيزيائي الهولندي كريستيان هويجنز النظرية التي مؤداها أن الضوء ينتقل بحركة الموجات.
وتكمل هاتان النظريتان كل منهما الآخر، كما أن تطوير نظرية الكم أدى إلى نتائج مؤداها أنه في بعض التجارب يكون الضوء كأنه سلسلة من الجسيمات بينما يكون في تجارب أخرى كأنه موجة. وفي تلك التجارب التي يسير فيها الضوء بحركة الموجات، تتذبذب الموجة عند الزوايا اليمنى باتجاه سير الضوء، ومن ثم يمكن استقطاب الضوء في سطحين عموديين متبادلين.
هذا وللضوء تأثير هام على العديد من المواد الكيميائية. فعلى سبيل المثال، تستخدم النباتات ضوء الشمس لإجراء عملية التركيب الضوئي كما أن تعرض مواد كيميائية معينة محتوية على فضة للضوء يجعلها تتحول إلى اللون الأسود كما هو الحال أثناء عملية التصوير.