نشاط عملي يوّضح طريقة إظهار ألوان “قوس قزح”

2011 الضوء واللون

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

ألوان قوس قزح طريقة إظهار قوس قزح الفيزياء

الأهداف:

1- صنع قوس قزح من خلال تداخل الضوء.

2- توضيح أننا نرى أطوالاً موجية ضوئية مختلفة على شكل ألوان مختلفة.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– لوحان مربعان من البليكسيغلاس (نوع من البلاستيك) بمساحة قدم مربع تقريباً (30 سم مربع) وسماكة نصف بوصة (3 ملم) تقريباً

– قطعة قماش نظيفة

– صابون وماء

– شريط لاصق ومقص

– لوح من الورق بلون داكن أو أسود

– مصباح طاولة

 

خطوات العمل

1- نظّف وجهي كل مربع من مربعي بلاستيك البليكسيغلاس تنظيفاً جيداً بالماء والصابون.

اشطفهما بكمية وافرة من الماء، ثم جفف سطحيهما بقطعة قماش نظيفة وناعمة.

2- اضغط اللوحين المربعين بشكل قوي مع بعضهما بعضاً، ثم الصق الأطراف معاً. قد تحتاج لمساعدة شخص آخر للقيام بهذه الخطوة.

3- الصق اللوح الورقي الأسود على أحد سطحي المربع.

4- أمسك الجهة المغطاة بالورقة السوداء من المربع تحت ضوء مصباح الطاولة.

5- بإمكانك أن تشاهد ألون قوس قزح على اللوح البلاستيكي، والتي تسببها موجات الضوء المتداخلة فيما بينها. اثنِ برفق اللوح ولاحظ كيف تتبدل ألوان قوس قزح.

 

هناك طريقة أخرى لتكوين أشكال لونية متداخلة باستخدام قطرة من الزيت.

ضع بضع قطرات من زيت المحركات أو زيت الدراجات على طبق يحوي كمية من الماء، ثم ضع المجموعة تحت ضوء الشمس.

يطفو الزيت على الماء وبعد ثوان قليلة ينتشر الزيت مكونا طبقة رقيقة جدا.

 

تتداخل أشعة الضوء المنعكسة من أعلى الطبقة وأسفلها لتحدث أشكالا ملونة.

وبإمكانك أن تصنع ألوان قوس قزح عن طريق أقراص الحاسوب المضغوطة.

استعمل القسم الخلفي من القرص كمرآة لتعكس أشعة الشمس أو ضوء مصباح الجيب الكهربائي على ورقة بيضاء، وعندها سيظهر قوس قزح مذهل أمام عينيك.

 

تتشكل الألوان لأن الضوء ينعكس من تجاويف صغيرة موجودة داخل طبقة الألمنيوم الموجودة على القرص.

ويتداخل الضوء المنعكس من أسفل التجاويف الدقيقة مع بقية الضوء المنعكس ملغياَ بذلك أو معززاَ الألوان المختلفة.

 

ما العمل إن لم أتمكن من مشاهدة أي من ألوان قوس قزح؟

إذا لم تتمكن من مشاهدة الأشكال الملونة على لوح البلاستيك، افصل اللوحين عن بعضهما وضع طبقة رقيقة من زيت المحركات على أحد هذين اللوحين.

اطلب من أحد الكبار أن يساعدك للقيام بهذه المهمة، ثم أعد لصق اللوحين من الأطراف على أن يكون زيت المحرك في الوسط.

 

تحليل النشاط:

إن الشكل الملوّن الذي شاهدته في المربع البلاستيكي كان سببه التداخل، فقد انعكس الضوء الأبيض من المصباح بعيداً عن أسفل لوح بلاستيك "بيكسيغلاس" الأول، وكذلك من أعلى اللوح الثاني.

وقد جرى فصل اللوحين بطبقة رقيقة جداً من الهواء (أو الزيت). وبسبب هذه الفجوة، تصبح الموجات المنعكسة من على سطح اللوحين العاكسين متعاكسة في الطور.

وظهرت الألوان في مكان تداخل الموجات الضوئية – تماماً كما يحدث في المياه الهائجة في البحيرة.

 

يتألف اللون الأبيض من العديد من الألوان الضوئية، كما أن لون الضوء هو مقياس الطول الموجي لحزمة الضوء.

وتستطيع أعيننا أن تكتشف الطول الموجي للضوء، بينما يقوم دماغنا بتخصيص لون معياري له، وهو اللون الذي نستطيع رؤيته.

وعلى سبيل المثال، يملك اللون الأحمر طولاً موجياً أكثر طولاً من اللون الأخضر، بينما يكون الطول الموجي للون الأخضر أكثر طولاً من الضوء الأزرق.

 

إن الأشكال اللونية التي رأيناها على اللوح البلاستيكي سببها الاختلاف في الطول الموجي للموجات أو الألوان في الضوء الأبيض الذي تبدد بسبب التداخل الهدّام، ما سمح لموجات الضوء ذات الأطوال الموجية الأخرى أن تنتقل إلى مجال الرؤية البصرية لديك.

إن عرض الفجوة بين الصفيحتين البلاستيكيتين تؤثر في عملية حذف الألوان بعضها بعضاً.

وإذا كان عرض الفجوة يبلغ نصف عرض الطول الموجي للضوء الأزرق، فإن مجموعتي الموجات ستصبحان متعاكستين في الطور وتلغي بعضهما تماماً.

 

والحقيقة هي أن الفجوة تكون أعرض بعدة مرات من الطول الموجي لموجة الضوء، لكنها مع ذلك تؤثر في أطوار مجموعتي الموجات بالطريقة ذاتها.

إن الفجوة الواقعة بين الصفيحتين غير مستوية تماماً، لذلك لابدّ أنك قد شاهدت ألواناً مختلفة في أماكن مختلفة.

وإذا ما ثنيت قطعتي البلاستيك أو قمت بضغطهما معاً، فإنك ستشاهد الأشكال الملوّنة منتشرة ومتغيرة بسبب التغيير في عرض الفجوة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]