تعتبر البصريات حقل دراسي منفصل عن بقية فروع واختصاصات الفيزياء لامتلاكه كياناً مستقلاً ومؤتمرات خاصة وجمعيات علمية خاصة، وهناك من يدعي ان النواحي التطبيقية هندسة بصرية اما النواحي العلمية من البصريات فيزياء بصرية، وسوف نعرض عليكم معلومات عن الفيزياء البصرية في هذا المقال.
معلومات عن الفيزياء البصرية
يعرف علم البصريات بانه هو السلوك الطيف المرئي، فوق البنفسجي، تحت الأحمر، يعتبر علم البصريات احياناً فرعاً من الكهرطيسية، حيث تعتمد بعض الظواهر البصرية على ميكانيكا الكم ولكن البعض منها يمكن شرحها وتفسيرها على اساس الوصف الكهرطيسي للضوء الذي تحدده بدقة قوانين ماكسويل.
يعتبر العالم العربي ابن الهيثم هو مؤسس علم البصريات عام 965-1039 م بكتابه الفريد المناظر، حيث وصف آلية الإبصار العين انها جسم مستقبل للضوء، وهذا عكس نظرية بطليموس الذي اقترح أن العين تصدر الضوء أيضاً. تعتبر الألياف البصرية هي اهم تطبيق فى مجال الكنولوجي فى علم البطريات.
تعد الفيزياء البصرية هي علم يتعامل مع الضوء في كيفية تولده وانتشاره، اما الضوء فهو من انواع الطاقات المعروفة كالطاقة الميكانيكية والطاقة الحررية، والطاقة الكهربية، ولكن تختلف الطاقة الضوئية لانها تظهر في صوره خاصه من صور الطاقة هى الصورة الاشعاعية التى تسبب الرؤية لتأثرها فى العين ثم تتحول الى انواع آخري مهروفه للطاقة تحقيقاً لمبدأ بقاء الطاقة. حيث كان يفسر قديماً بان الأشعة تخرج من العين وتسقط مباشراً على الجسم فتستطيع العين من ان تري.
مراحل تطور الفيزياء البصرية
يرتبط بداية البصريات بتطور العدسات من قبل قدماء المصريين وبلاد ما بين النهرين، وكان العدسات تصنع من الكريستال المصقول في بدايه ظهورها، وتم عمل عدسه في عام (700 ق.م) كانت مثل عدسة النمرود في بلاد آشور قديماً، كما صنع الرومان القدماء عدسات من خلال ملئ الزجاجات بالماء، ثم بعد ذلك تطورت نظريات الضوء والرؤية من الفلسفة الهندية واليونانية، ثم تطورت الهندسية عند الرومان واليونان.
كانت النظريات خلال العصور الوسطي تأخذ من العالم الإسلامي، ويعتبر يعقوب بن إسحاق الكندي هو أول المسلمين الذين كتبوا فى موضوع الأفكار البصريات الإقليدية والأرسطية، ثم جاء ما بعده العالم المسلم الفارسي ابن سهل لذي كتب أطروحة حول العدسات والمرايا واكتشف اول قانون انكسار واستخدمه لاستخلاص اشكال العدسات بدون انحراف فى تركيز الضوء.
كتب ابن الهيثم فى القرن الحادي عشر فى كتب في البصريات كتاب المنازظر وكان يبحث فى الانكسار والانعكاس، واعطي للضوء والرؤية اهتمام كبير من خلال طرح نظاماً جديداً لشرحهم اعتماداً على التجربة والملاحظه، حيث وضع فكرة ان الصوء المنعكس فى خطوط مستقيمة فى جميع الاتجاهات من جميع نقاط الجسم تظهر وتشاهد ثم تدخل العين بعد رفضه لنظرية الانبعاث، وقام بتجاهل عمل ابن الهيثم في العالم العربي علي الرغم من انه لم يتمكن من شرح آلية صحيحة لكيفية التقاط العين للأشعة، ولكنها ترجمت الى اللاتينية وتم تلخصها وتوسعت عن طريق الراهب البولندي Witelo فى عام 1200م.
كتب الفيلسوف رينيه ديكارت نظريات بصرية في منتصف القرن السابع عشر، وضحت بها ان مجموعه كبير من الظواهر البصرية بكل من الانكسار والانعكاس يختلف عن نظرية الانبعاث اليونانية القديمة. ثم وسع نيوتن أفكار ديكارت في نظرية جسيمية الضوء الشهيرة عام 1660-1670، وهي نظرية تظهر بان الضوء الابيض مزيج مركب من الألوان المختلفة ويستخدم المنشور في فصلها.
أنواع الفيزياء البصرية
البصريات الهندسية: تسم أيضاً بأشعة البصريات، حيث يصف الضوء الناتج عن الاتجاه في خطوط مستقيمة ومسارات تخضع لقوانين الانكسار والانعكاس التى تم اكتشافها منذ ما يقارب 984 م، واستخدمت منذ ذلك حني اليوم فى تصممي أدوات ومكونات بصرية، كما يمكن اختصارها من خلال عندما يصطدم شعاع من الضوء فى مادتين شفافتين، يؤدي الى انقسام انعكاس وشعاش منكسر.
يمكن انعكاس الأشعة في زاوية السقوط كما قال قانون الانعكاس، حيث تساوي زاوية السقوط بزاوية بالانعكاس،اما قانون الانكسار فيقول ان انكسار الأشعة يمكن في زاورية السقوط، وجيب زاوية الانسار مقسوماً على جيب الزاوية الإصابة هو ثابت.
البصريات الكلاسيكية: هي تنقسم الي فرعين رئيسين هما البصريات الفيزيائة والبصريات الهندسية.
الضوء المرئي فى الفيزياء البصرية
الضوء المرئي يعرف بانه أشعاع الذي يسبب الرؤية من خلال تؤثمره فى العين، ويعتبر الكم هو العنصر الاساسي الذي يعتمد عليه درجة وضوح رؤية الجسم المرئي، حيث يقوم الكم والنوع للطاقة المرتدة من الجسم على استقبال العين وكل نقطة على الجسم المرئي، حيث تعتمد عليه العين لاستقبال الأشعه الصادرة منه على شكل مخروطي تعتبر العين هي مصدره الاساسي اما قمته الاساسية هي النقطه التى على الجسم المضئ.
ينتشر الضوء بسرعه فائقة جداً فى جميع الاتجاهات لدرجه انه لا يوجد فى يومنا ان نفكر بان سرعة الضوء ليست نهائية، وعندما تمر بالأوساط المادية تقل سرعة الضوء، كما تختلف مصادر الضوء عن بعضها البعض في مقدار الذبذبات الصادره منها،لذلك تختلف طول الموجه والتردد لاختلاف مقدار الطاقة الاضعاعية الصادره عنها، فنصل ان كل لون له علاقه بالضوء له طول موجي وتردد خاصين بها، ويختلف عن الألوان الآخري،
حيث أوضح العالم ماكسويل أن الضوء هو أحد الأجزاء المكونة للطيف الكهرومغناطيسي .
المراجع
