ما هو الشئ الذي يخترق الزجاج ولا يكسره

[Mary Naeem]

ما هو الشئ الذي يخترق الزجاج ولا يكسره


الضوء .


الشئ الذي يخترق الزجاج ولا يكسره هو الضوء، ولكن كيف يخترق الضوء الذي يتكون من موجات، وجزيئات الزجاج الذي يبدو صلبًا أما أعيننا، هل تنتقل موجات الضوء فقط عبر الزجاج، أم تنتقل معها الجسيمات؟

في البداية يجب أن نعرف أن الأجسام التي تبدو صلبة ليس كما نراها، في الواقع هناك مساحةً كبيرة في هذا الجسم الصلب، حتى بالنظر للذرة، فإن نواتها تبلغ ما يعادل مائة ألف من حجم الذرة الفعلية، لذا يوجد مساحة ضخمة من الفراغ الذي يحتوي الإلكترونات، التي تظهر أصغر من النواة نفسها، وهو ما يُثبت أن هناك الكثير من المساحات التي يمكن للأشياء الانتقال من خلالها دون التفاعل مع النواة، والإلكترونات.

على الجانب الآخر نجد أن الموجة الضوئية كبيرة جدًا مقارنةً بحجم الذرة، فهي نوع من أنواع الجسيمات (جسم ميكانيكي)، ولكن في الوقت ذاته هي نوع من أنواع الموجات، موجة تتعامل مع الجسيمات، وتصل إليها، لكن لا يمكننا التعامل معها.

فكِّر في الأمر على أن موجات الضوء لا يمكن إيقافها إلا إذا تعرضَّت إلى سطح يقوم بامتصاصها، أو ينثرها، أما في الزجاج، لا يوجد في تركيبه ما يمتص موجات الضوء، أو ينثرها، وهو ما يسمح للضوء بالمرور ببساطة، والسير في خط مستقيم دون أن يعترضه عارض، أما في الأجسام، والأسطح الأخرى فقد يتعرض الضوء للانكسار، أو الانعكاس، أو الحيود، أو الاستقطاب، والتداخل، والتشتت.
الضوء يخترق الزجاج ولا يكسره

ينتشر الضوء في الفضاء من خلال إنتاجه مجالًا كهربائيًا متغير، حيث أنه عبارة عن موجة كهرومغناطيسية، أضف إلى عملك أن الموجات الكهرومغناطيسية ينتج عنها مجالات مغناطيسية متغيرة، وهذه الخاصية هي ما تجعل الضوء عابرًا للزجاج، فعندما تتفاعل أشعة الضوء مع سطحٍ ما (مثل لوح من الزجاج) فإن الموجات الكهرومغناطيسية تعمل على اهتزاز السحب الإلكترونية في المادة.

مما ينتج عنه تجدد الموجات، على إثر ذلك تحدث سلسلة متتالية من التموجات، يمر في ذلك الحين الضوء عبر الزجاج، ولكنه قد يستغرق وقتًا، حيث تتأثر سرعة مرور الضوء عبر جسم معين بكثافته، فكلما كان الزجاج كثيفًا، كلما كان مرور الضوء أبطأ.

يحافظ ترتيب الذرات في الزجاج على تأثير تموجات الضوء، وهو ما يضمن مرور الضوء من خلال الزجاج، على الرغم من اختلاف ترددات الضوء باختلاف ألوانه، أي أن تركيب ذرات الزجاج هو ما يسمح للضوء بالمرور.

أما في الأجسام الأخرى فيكون الوضع مختلفًا قليلًا، حيث يختلف التركيب البلوري للذرات، مما يمنع الضوء من الانتشار، وإليك مثال على تلك العملية: عند توجيه الأشعة السينية على جسم الإنسان فإنها ستمر من خلالها دون أن تتغير، ولكن إذا تعرَّض فني الأشعة للأشعة السينية أثناء ارتدائه المريلة الرصاصية الواقية، فإن الأشعة لن تكمل في طريقها.
خواص الضوء

الانتقال.
الانعكاس.
الانكسار.
التشتت.
الحيود.
الاستقطاب.
التداخل.

يعتبر الضوء شكلًا من أشكال الطاقة، يتم إصدارها عن طريق الأجسام المضيئة: (الشمس، المصباح، الشمعة، غير ذلك)، وإليك خصائص الضوء الأساسية:

ينتقل الضوء بسرعة وفي خط مستقيم: تتخطى سرعة الضوء سرعة الصوت، حيث ينتقل بسرعة 3 × 108 م / ث، فعند سقوطه على جسم شفاف (زجاج، بلاستيك)، ينتقل إلى الجانب الآخر.

ينعكس الضوء عند سقوطه على سطح ناعم: عند سقوط الضوء على سطح ناعم يعود الانعكاس على سطح آخر من خلال الوسيط الأول، وتكون زاوية السقوط متساوية مع زاوية الانعكاس، حيث يقع الشعاع الساقط، والمنعكس، والعادي على السطح عند نفس نقطة الوقوع على نفس المستوى.

ينكسر الضوء عند انتقاله من وسط إلى آخر: ظاهرة انكسار الضوء تحدث عند انتقاله من وسط إلى وسط آخر، حيث ينحني الضوء خاضعًا لبعض القوانين:

يقع الشعاع الساقط، والمنكسر، والعادي عند نقطة الوقوع على السطح، في نفس لمستوى.
نسبة الخطأ لزاوية السقوط بالنسبة لزاوية الانكسار ثابتة دائمًا عند التعامل مع زوج معين من الوسائط والضوء طولهم الموجي محددًا.

يتشتت اللون إلى عدة ألوان: ينقسم الضوء إلى ألوان من خلال خاصية التشتت، وهو بالضبط ما يحدث لتكوين قوس قزح، حيث يتم التعامل مع ضوء الشمس أنه ضوءًا أبيض على الرغم من تشتته إلى سبعة ألوان: (الأحمر، والبرتقالي، والأصفر، والأخضر، والأزرق، والنيلي، والبنفسجي).

يحيد الضوء عند اصطدامه بعائق: عند مرور الضوء من خلال سطح ما قد يقابله عوائق صغيرة، فينحني الضوء لتفاديها.

ظاهرة الضوء المستقطب: يهتز الضوء عموديًا في جميع الاتجاهات على انتشار الضوء، فإذا كان اهتزازه مقيدًا في مستوى معين، تُسمى هذه الظاهرة بظاهرة استقطاب الضوء.

يتداخل الضوء عند تراكب موجتين أو أكثر: عند إعادة توزيع الطاقة الضوئية في منطقة تتراكب بها موجتين أو أكثر من الضوء، تحدث ظاهرة التداخل، وهي ظاهرة تُحدث تعديلًا في شدة الضوء.



سرعة الضوء في الزجاج

سرعة الضوء في الزجاج تساوي 200.000 كيلو متر في الثانية، بينما سرعته العادية في الفراغ تساوي 300.000 كيلو متر في الثانية.

ينتشر الضوء في المادة أو وسط موحد بسرعة ثابتة نسبيًا، وفي خط مستقيم، ولا يتغير ذلك إلا في حالة تعرض أشعة الضوء للانكسار، أو الانعكاس، أو الانحراف، أو غير ذلك من طرق التشويش، والحقيقة أن ما تقدم هو نظرية العالم اليوناني القديم (إقليدس)، حيث قام بتقديم نظريته في 350 قبل الميلاد، كما أن هناك نظرية تقول بأن شدة الضوء، وغيرها من أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي تتناسب عكسيًا مع مربع المسافة المقطوعة، مما يعني أن عند انتقال الضوء على ضعف المسافة المقطوعة تنخفض شدته بمعامل 4.

تقل سرعة الضوء عند انتقاله من خلال وسط مختلف عن الهواء (الذي هو وسطه الطبيعي)، فتقل سرعته، وطوله الموجي عند مروره من خلال لوح من الزجاج، أو من خلال الماء بالرغم من بقاء التردد دون تغيير، حيث تبلغ سرعة الضوء في الفراغ حوالي 300,000 كيلو متر في الثانية، وبمعامل انكسار 1.0.

أما في الماء فتكون سرعة الضوء حوالي 225000 كيلو متر في الثانية، ومعامل انكساره 1.3، وتختلف سرعة الضوء عند مروره خلال الزجاج فتكون 200.000 كيلو متر في الثانية، ومؤشر معامل الانكسار يكون 1.5، وإذا مر الضوء خلال الماس فإن سرعته تقل، ومعامل انكساره يرتفع، فتكون سرعته حوالي 125000 كيلو متر في الثانية، ومعامل انكساره 2.4، وهو ما يمثِّل 60% أقل من سرعته القصوى في الهواء