تحليل جديد لظاهرة الإنعكاس الجزئي للضوء بصفيحة من الزجاج

1997 عجائب الضوء والمادة تجريباً وتأويلاً

KFAS

ظاهرة الإنعكاس الجزئي الإنعكاس الجزئي للضوء بصفيحة من الزجاج الفيزياء

لنعد الآن إلى الانعكاس الجزئي للضوء بصفيحة من الزجاج. كيف يحدث ذلك؟ لقد تكلمت عن انعكاس الضوء عن وجهي الصفيحة، الأمامي والخلفي؛ لكن ذلك كان لتبسيط الأمور وجعلها  أسهل في البدء .

لكن الواقع أن الضوء لا يتأثر بتاتاً بالسطوح. لأن الفوتون  الوارد تنثره إلكترونات ذارت الزجاج ، والذي يصل إلى الكاشف هو فوتون جديد . ومن المدهش مع ذلك أننا ، بدلا من جمع آلاف مؤلفة من الأسهم القزمة التي تسهم في سعة انتشار فوتون وارد بواحد من إلكترونات الزجاج ، نستطيع الاكتفاء بجمع سهمين فقط– واحد للانعكاس عن ((الوجه الأمامي)) وآخر للانعكاس عن ((الوجه الخلفي))  – للحصول على الجواب نفسه. لنبحث عن السبب.

لمناقشة الانعكاس بصفيحة زجاجية ، في وجهة نظرنا الجديدة ، يجب أن نأخذ في الحسبان البعد الزمني .

فقد كنا قبل الآن ، لدى الكلام عن ضوء منبع وحيد اللون ، نلجأ إلى استخدام مزمان تخيلي لقياس الزمن اللازم للفوتون كي يقطع مسافة ما –  كان عقرب المزمان يعيِّن زاوية (اتجاه) السهم المتعلق بتلك المسافة، لكن الصيغة من أجل P (A إلى B) (السعة كي يذهب الفوتون من نقطة لأخرى) لا تحوي أية إشارة إلى أي تدوير. فماذا حدث للمزمان؟ ماذا بشأن التدوير؟.

كنت في محاضرتي السابقة قد اكتفيت بالقول أن الضوء المستعمل وحيد اللون. ولإجراء تحليل صحيح للانعكاس الجزئي بصفيحة الزجاج لا بد من أن نعرف أشياء أكثر عن المنابع الضوئية وحيدة اللون.

إن سعة صدور فوتون من منبعه تتعلق عموماً بالزمن: إن زاوية سعة إصدار الفوتون من المنبع تتغير بمرور الزمن .

فمنبع الضوء الأبيض – مزيج عدة ألوان – يصدر فوتوناته بوتيرة فوضوية: أي أن زاوية السعة تتغير، مفاجئة وغير منتظمة، من إصدار لآخـر.

فلصنع منبع وحيد اللون تُبنى منظمة مدبّرة بعناية كي تكون سعة إصدار الفوتون، في لحظة معينة، سهلة الحساب: أي أن تصدر الفوتونات بوتيرة ثابتة، على زاوية تتغير بسرعة ثابتة تماما كما هو الحال بالنسبة لتغير زاوية عقرب المزمان.

(الواقع أن هذا السهم يدور بسرعة دروان عقرب المزمان التخيلي الذي استعملناه من قبل، ولكن بالاتجاه المعاكس ، شكـل (67).

إن سرعة دوران السهم تتعلق بلون الضوء: فسهم المنبع الأزرق، كما كان يفعل عقرب المزمان، يدور بأسرع مرتين تقريباً من دوران سهم الأحمر. والميقاتية التي نستخدمها بمنزلة ((مزمان تخيلي))، هي إذن المنبع وحيد اللون نفسه، والحقيقة أن زاوية السعة المتعلقة بمسافة معينة لا تتعلق إلا بلحظة صدور الفوتون عن المنبع.

وبمجرد أن يصدر الفوتون، وفي أثناء سيره كله من نقطة لأخرى في الزمكان، لا يستمر السهم بالدوران. ورغم أنه يوجد، بموجب صيغة P (A إلى B)، سعة لذهاب الضوء من نقطة لأخرى  بسرعات مختلفة عن C، فإن المسافة بين المنبع والكاشف في تجربتا كبيرة نسبياً (إذا قيست بحجم الذرة)، والإسهام الوحيد المحسوس في طول P (A إلى B) يأتي من السرعة C .