الدرس ٣: الضوء (٢)

يقوم درس الضوء على مفهوم الموجات الكهرومغناطيسية التي تنتشر في الأوساط المادية وفي الفراغ دون الحاجة لوسط مادي. من أهم أفكاره أن موجات الضوء هي موجات مستعرضة، وأن سرعة الموجة تساوي حاصل ضرب طولها الموجي في ترددها. كما يوضح الدرس كيف نرى الأجسام عندما تدخل موجات الضوء الصادرة عن الجسم أو المنعكسة عنه إلى عينيك لتسقط على خلايا الشبكية الحساسة للضوء. مثال سريع: ضوء الشمس الذي يصل إلى الأرض عبر الفراغ الخالي من الهواء عبر موجات كهرومغناطيسية مستعرضة.

الفكرة الأساسية

تدور فكرة الدرس حول طبيعة الضوء باعتباره موجات كهرومغناطيسية مستعرضة تنتقل في الأوساط المادية وفي الفراغ، وكيفية رؤية الأشياء من حولنا نتيجة انعكاس الضوء ودخوله إلى العين.

الشرح

الضوء عبارة عن موجات كهرومغناطيسية مستعرضة، وهذا يعني أنها لا تحتاج إلى وسط مادي لتنتقل خلاله بل يمكنها الانتشار في الفراغ. تتحرك دقائق المادة في هذه الموجات عمودياً على اتجاه انتشار الموجة. وحسابياً، فإن سرعة الموجة تساوي حاصل ضرب طولها الموجي في ترددها. أما عن عملية الإبصار والرؤية، فنحن نرى الأجسام عندما تدخل موجات الضوء الصادرة عن الجسم أو المنعكسة عنه إلى العينين، لتسقط على خلايا الشبكية الحساسة للضوء فيرسل البصر إشارات إلى الدماغ.

مثال محلول خطوة بخطوة

إذا كانت سرعة موجة كهرومغناطيسية في الفراغ تساوي $300000000$ متر لكل ثانية، وترددها $10$ هرتز، فما مقدار الطول الموجي لها؟ الخطوة الأولى: اكتب القانون الذي يربط بين سرعة الموجة والطول الموجي والتردد، وهو: سرعة الموجة = الطول الموجي $imes$ التردد. الخطوة الثانية: عوض بالقيم المعطاة في القانون، لتصبح المعادلة: $300000000$ = الطول الموجي $imes 10$. الخطوة الثالثة: احسب الطول الموجي بقسْمَة السرعة على التردد، فيكون الناتج: الطول الموجي = $30000000$ متراً.

أخطاء شائعة

الاعتقاد بأن الضوء يحتاج إلى وسط مادي مثل الهواء أو الماء لكي ينتقل عبره مثل الصوت، والصواب أن موجات الضوء الكهرومغناطيسية تنتشر في الأوساط المادية وفي الفراغ أيضاً. الخلط بين اتجاه حركة دقائق المادة في الموجات المستعرضة واتجاه انتشار الموجة، والصواب أن دقائق المادة تحرك عمودياً على اتجاه الانتشار.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: في أي أوسط تنتقل الموجات الكهرومغناطيسية الضوئية؟ الإجابة: تنتقل في الأوساط المادية وفي الفراغ. السؤال الثاني: متى ترى الأجسام المحيطة بك؟ الإجابة: عندما تدخل موجات الضوء الصادرة عن الجسم أو المنعكسة عنه إلى عينيك وتسقط على خلايا الشبكية الحساسة للضوء.