التفسير الفيزيائي الصحيح لانخفاض سرعة الضوء في الماء التفسير الذي تعلمناه كان خاطئ

نلتقي في الحلقة القادمة استودعكم الله والسلام عليكم الاعجاب بالفيديو والاشتراك في القناة ليصلكم كل جديد. وحتى والتوضيح لدقة الفيزياء في تفسير الاشياء من حولنا. ارجو منكم يكون هذا الفيديو قد اعجبك. واضاف المزيد من التفسير يحتاج الى توضيح وتفسير. اكتب التفسير في التعليقات. امل ان المادة مزاحا عن امتداد سقوطه الاصلي. معك حق. فهو ايضا سؤال يتبادر الى ذهنك ما سبب حدوث الانكسار. بمعنى خروج الضوء من لسبب تباطؤ الضوء عند عبوره في المادة. والان عزيزي المشاهد قد بسرعة اقل من سرعة الضوء الفعلية. هذا هو التفسير الادق الوسط بسبب التصادمات مع ذرات الوسط. بل بسبب ان موجة الضوء الكهروماتسية. تستحث موجة ضوء اخرى تتداخل معها وتتحرك كمجموعة ابدا لانها دائما تسافر في الفراغ. وان الضوء لا يتأخر في سيكون دائما مسافرا في الفراغ. وبالتالي سرعة الضوء لن تتغير فراغ. سواء كنت تتحدث عن الزجاج او الماء او اي مادة اخرى. الضوء الابطأ للضوء في الماء او الزجاج. ولكنه خطأ. حيث ان التشتت عملية عشوائية. ولا يمكن للضوء باي حال من الاحوال ان يتشتت بنفس الزاوية. وان يسلك الاتجاه الاصلي. واذا كان الضوء يتباطأ بسبب التشتت على ذرات مادة الوسط لكانت النتيجة هي ان الضوء سيخرج من الزجاج في جميع الاتجاهات. وهذا ما لا يحدث لذا يعتبر هذا التفسير خاطئ. التفسير الثاني هو ان الضوء لا يتشتت. بل يتم امتصاصه من قبل ذرات الوسط. ومن ثم ينبعث مرة اخرى من الذرات التي امتصته. وتتكرر عملية الامتصاص والانبعاث والوقت الذي تستغرقه الذرة في الامتصاص والانبعاث هي ما تجعل الضوء يتأخر ويبطئ من سرعته. وبالرغم من ان هذه العملية مقنعة وكثيرا ما وردت في الكتب الا انها خاطئة ايضا. ولنرى لماذا? تكمن المشكلة انكسار. وهو مجرد مصطلح يشير الى مقدار تباضع الضوء في تلك الفوتون? وكيف كان اتجاهه? وعندما ينبعث الفوتون يكون في اي كهذا. وهذا ما لا يحدث في الواقع. ما الذي يحدث حقا داخل اتجاه. وبالتالي نتوقع في حالة الامتصاص والانبعاث ان نرى شيئا مادة الوسط? وما هو التفسير الفيزيائي لتباطؤ سرعة الضوء في الماء او غيرها من المواد المختلفة? وقبل ان اقدم الاجابة اود ان تلاحظ عزيزي المشاهد ان ما ورد بالتفسيرات قد اعتمدت على التعامل مع الضوء بطبيعته الجسيمية. وما ساقدمه من تفسير سيكون معتمدا على الطبيعة الموجية للضوء. ولكن في البداية سوف نستذكر بعض الخصائص الموجية. مثلا الخاصية الاولى وهي ان تعرف بالطول الموجي. ومعدل تكرار هذه القمم في الثانية يعرف الموجة تتذبذب للاعلى وللاسفل. والمسافة بين القمم المتتالية بالتردد. وكلاهما يحدد خصائص الموجة. اما الخاصية الثانية في هذا التفسير في ان الذرة التي تمتص فوتون لا تتذكر من اين جاء المادة. ويرمز له بالرمز ان. ودائما ما يكون اكبر من الواحد لانه يمثل النسبة ما بين سرعة الضوء في الفراغ الى سرعة الضوء في الوسط. وضعت امامكم جدولا لقيم معامل انكسار بعض المواد وحوالي واحد ونص في الزجاج. وفي الماس اتنين واربعة من عشرة. والتي تكون الفراغ. وواحد وتلاتة وتلاتين في المية في الماء. دعونا الان نركز على موضوع انخفاض سرعة الضوء في الوسط الشفاف. ازا اطلقنا شعاع ليزر على وسط زجاجي نعامل انكساره يساوي واحد ونص. فان سرعة ضوء الليزر قبل ان يصل الزجاج تكون تلاتمئة مليون متر في الثانية. وعندما يصطدم بسطح الزجاج تقل سرعته الى متين مليون متر في الثانية وبمجرد خروج الليزر من الجانب الاخر يعود الى سرعته الطبيعية تلاتمئة مليون متر في الوسط في مسار مستقيم. وعندما نقول انه استغرق وقتا اطول بعد ان يترك الزجاج في نفس الاتجاه تماما. او بشكل ادق في مسار موازي لاتجاه الضوء الساقط. نعم ينحرف المسار قليلا. لكن تبقى زاوية السقوط مساوية لزاوية النفاذ من الزجاج. والان ياتي السؤال لماذا يتباطأ الضوء? وكيف يمكنه ان يتسارع مرة اخرى عندما يغادر? عدة تفسيرات سمعنا بها في المدرسة او على صفحات الانترنت. وهي خاطئة. من هذه التفسيرات ان الضوء يتشتت بواسطة ذرات مادة الوسط. وهذا التشتت ناتج عن اصطدام الضوء بالذرات. وينحرف بزاوية ثم يصطدم مع ذرة اخرى وينحرف بزاوية مختلفة. وهكذا ان الضوء يسافر دائما بين الذرات بسرعة الضوء في الفراغ. وان دور ذرات الوسط هي تشتيت الضوء وتأخيره. ليأخذ وقتا مما كان سيستغرقه فيما لو كان يتحرك في الفراغ. او لو كان يتحرك في فكأننا نقول انه يسير بشكل ابطأ. وهذا تفسير معظم الناس للسرعة الثانية. ومن الملاحظ ايضا ان الضوء حافظ على اتجاهه وانه يسير او محصلة تداخل موجة الضوء الساقط على الزجاج وموجة الضوء المستحث. نظرا الموجات الضوئية المستحفة مع شعاع الضوء الساقط على الوسط الشفاف. تكون النتيجة لهذا التداخل موجة ضوئية مجمعة. وان الموجة الضوئية المجمعة في الزجاج والماء تسير بشكل ابطأ. اي اقل من سرعة الضوء في الفراغ. ويمكنك ان ترى كيف يحدث ذلك في الرسم التوضيحي الموضح هنا. وتسمى هذه السرعة بسرعة المجموعة. ولمن يريد البحث اكثر في الانترنت يبحث عن كلمة سرعة المجموعة. ولذلك السرعة الظاهرة للضوء في الوسط الشفاف اي ما نراه باعيننا هي سرعة المجموعة او سرعة الموجة المجمعة. التي تكون ابطأ من سرعة الضوء في الفراغ. ومع ان جميع الامواج الكهرومغناطيسية لا زالت تسير بسرعة الضوء في الفراغ. الا ان للامواج هي انها تتداخل. او بمعنى ادق انه يمكن جمع الامواج. انه لا يحدث اي تسارع او زيادة في سرعة الفوتونات الفردية. بعد مغادرة للمادة. لانه في الواقع كانت تسير بالسرعة القصوى طوال الوقت. وكل ما يحدث هو تداخل مع موجة كهرومغناطيسية مستحثة في الوسط الشفاف وبعد ان خرج الضوء لم يعد للموجة الكهروماتسية المستحثة اي تأسير. ودعوني اؤكد لكم ان الضوء يتحرك بنفس سرعته في الفراغ حتى وهو في داخل وسط شفاف. فنحن نعلم ان اي وسط يتكون من ذرات. واذا انتقلنا الذرة. نرى ان الذرة هي في الاساس عبارة عن حجم فراغ. كل كتلة الذرة مركزة في النواة الصغيرة في المركز. ولاعطائك فكرة عن مدى صغر النواة بالنسبة للمادة. تخيل ان الذرة بحجم ملعب كرة قدم. ستكون كل كتلة هذا الملعب مركزة في نواة بحجم حبة رمل. وبقية الذرة ستكون فارغة تماما. لذا من المنظور المجهري الذرة وبالتالي من منظور الضوء المادة هي دائما الموجة المتداخلة هي التي تتحرك بسرعة ابطأ. وهذا هو السبب في والجمع يتم من خلال جمع سعاتها حسب طور كل فاذا كانت قمم الموجتين متطابقتين اي متوافقتين في الطور او فرق الطور بينهما يساوي صفر نحصل على موجة ذات قمة اعلى او سعة اعلى. وعندها يكون هذا تداخل بناء. واذا كانت قمة موجة تتطابق مع قاع الموجة درجة. فان الموجتين تلغيان بعضهما البعض. ونحصل على تداخل الثانية. اي ان فرق الطور بين الموجتين يساوي مية وتمانين هدام. والخاصية الثالثة اذا كانت احدى الموجتين لها طول موجي مختلف عن الاخرى. فان حاصل جمع الموجتين شكل موجي غير منتظم. لوجود تغير مستمر في الطور بين الموجتين. الان ننتقل الى الضوء. والذي هو موجة كهرومغناطيسية تتكون من مجالات كهربية ومغناطيسية. وتنتشر في الفراغ وتسافر هذه الامواج الموجات الضوئية الفردية المستحثة. بل موجة ضوئية مجمعة اما في المواد مثل الزجاج والماء تحتوي على جسيمات مشحونة. لماذا مشحونة? لانها تتكون من ذرات. والذرات تحتوي على بروتونات بالمجالات الكهرومغناطيسية المتغيرة. وهذا شيء نعرفه من موجبة الشحنة الكترونات سالبة الشحنة. هذه الجسيمات تتأثر معادلات ماكسويل. لذلك عندما يسافر الضوء عبر اي وسط شفاف مثل الزجاج او الماء او الهواء تبدأ ذرات الوسط في التذبذب عليها. ونحن نعلم ايضا من ماكسويل ان الحركة التذبذبية والاهتزاز. متأثرة بالمجالات الكهرومغناطيسية للضوء الساقط ان حركة الكترونات ذرات مادة الوسط الشفاف تتسبب في انبعاث للشحنات الكهربائية تولد مجالات كهرومغناطيسية. يمكننا ان نقول ضوء خاص بها سنقول عنه موجات كهروماتسية مستحثة. كل موجة ضوئية مستحثة تسير بسرعة الضوء. وما نراه باعيننا ليس هذه الكهرومغناطيسية بسرعة قصوى وهي ثلاثمائة مليون متر في الثانية. سرعة الضوء في الفراغ تبلغ ثلاثمائة مليون متر في الثانية. وهي اقصى سرعة في الكون. ولكن عندما يمر الضوء عبر مواد شفافة. مثل الزجاج او الماء يتباطأ وتقل سرعته. وعندما يترك الوسط الشفاف يعود الضوء الى سرعته الطبيعية. لماذا تقل سرعة الضوء في الوسط الشفاف? لماذا يعود الى سرعته الطبيعية بعد ان يغادر الوسط? وما الدور الذي تلعبه المادة لتجعل سرعة الضوء اقل? ماذا لو اخبرت ان العديد من التفسيرات في الانترنت وفي الكتب تقدم تفسيرات خاطئة وغير مقنعة. في هذه الحلقة من تبسيط مفاهيم الفيزياء سوف لماذا هي خاطئة. ونقدم حقيقة ماذا يحدث للضوء عندما يعبر الى نستوضح الامر بشكل علمي. ونوضح هذه التفسيرات الخاطئة ونبين وسط شفاف. والسبب الذي يجعله يتباطأ وكالمعتاد سوف نستذكر السلام عليكم ورحمة الله وبركاته. مرحبا بكم. نعلم ان للوصول الى الاجابة الصحيحة والمقنعة. معنا للوصول الى التفسير العلمي الصحيح لسبب تباطؤ الضوء عندما يعبر في الزجاج او الماء او اي وصم شفاف. نعلم ان سرعة الضوء في الفراغ هي تلاتمئة مليون متر في الثانية ولكنها تختلف بشكل كبير في المواد المختلفة. فعلى سبيل المثال تكون سرعة الضوء في الماء حوالي متين خمسة وعشرين مليون ونتيجة لهذا تبدو الاشياء مشوهة عندما ينتقل الضوء من وسط الى متر في الثانية. وفي الزجاج تكون متين مليون متر في الثانية. اخر. اي شعاع ضوئي يسقط بزاوية على سطح وسط شفاف. فانه يغير اتجاهه. ونطلق هذه الظاهرة بانكسار الضوء واثره هو التشوه الذي تراه. من معلوماتنا السابقة نعلم ان كل مادة لها معامل الكثير من المعلومات الفيزيائية من خلال ربط المفاهيم الفيزيائية ورحمة الله وبركاته.