تجربة عملية تبين علاقة ثخن الصفيحة الزجاجية المستعملة بمقدار إنعكاس الضوء

1997 عجائب الضوء والمادة تجريباً وتأويلاً

KFAS

الصفيحة الزجاجية المستعملة إنعكاس الضوء الفيزياء

وهناك من الصفائح ما يعطي نسبة وصول إلى A تساوي 10% وأخرى تعدم الإنعكاس الجزئي تماماً! فكيف نفسر هذه الأمور الغريبة؟ إننا ، إذا درسنا ظروف هذه التجربة بعناية ،  نتبين ، بعد التأكد من جودة كل صفيحة نستخدمها ومن تجانس زجاجها ، أن تلك الصفائح لا تختلف فيما بينها إلا بالثخن.

وللتأكد من هذا الدليل الأولي – من أن نسبة ما ينعكس عن الوجهين تتعلق بثخن الصفيحة المستعملة – نجري التجارب التالية.

نبدأ باستعمال صفيحة رقيقة جداً بقدر الإمكان ؛ بعد أن نَعدِّ الفوتونات الواصلة  إلى A ، من أصل كل 100 تأتي من المنبع، نبدِّل هذه الصفيحة الأولى بصفيحة أخرى ، من الزجاج نفسه ولكن أكبر ثخناً بقليل، ونعدُّ من جديد الفوتونات الواصلة إلى A ( من أصل 100 من المنبع ) . وهكذا دواليك  ، مع صفائح أكبر فأكبر ثخناً . فما الذي نحصل عليه ؟

نلاحظ ، من أجل الصفيحة الأولى الرقيقة جداً، أن عدد الفوتونات التي ترتد نحو A يكاد يكون معدوماً ( واحد على الأكثر بين الفينة والأخرى ) .

وأن من أجل صفيحة أثخن من الأولى بقليل نحصل على نسبة انعكاس أكبر، وتتزايد هذه النسبة ، مقتربة من 8% المتوقعة ، بتزايد ثخن الصفيحة المستعملة  شيئاً فشيئاً.

لكننا نجد ، لدى ازدياد  ثخن الصفيحة بأكثر من ذلك – عندما يصل إلى قرابة جزء من عشرة آلاف جزء من المليمتر – أن نسبة الانعكاس المقيسة تتجاوز 8% وتستمر في التزايد حتى تبلع 16% ، ثم تتناقص مارة ب 8% حتى تنعدم من جديد ( إن نسبة الإنعكاس تنعدم تماماً من أجل ثخن معين تماماً ) . حاولوا الآن ، عبثا ، أن تتخيلوا آلية من نوع ((ثقوب وحواجز))  لتفسير هذه العجائب!.

إذا استمررنا في زيادة ثخن الصفيحة تعود نسبة الإنعكاس إلى التزايد من جديد حتى تبلغ 16% ثم تتناقص إلى الصفر . وهكذا نحصل في خاتمة المطاف على ظاهرة دورية تتكرر قدر ما نشاء (شكل 5).

كان نيوتن قد لاحظ هذه الظاهرة الدورية (الاهتزازية)، حتى أنه نفَّذ تجربة لم يمكن تفسيرها بالضبط إلا بافتراض أن الظاهرة تتكرر كما هي 3400 دورة .

واليوم نستطيع باستعمال ضوء الليزر (وهو ضوء وحيد اللون صاف جداً) أن نلحظ هذه الاهتزازات على مدى أكثر من مئة مليون دورة – وهذا العدد بثخن يصل إلى خمسين متراً ! ( ولئن كنا لا نلحظ هذه الظاهرة في الحياة اليومية ، فما ذلك إلا لأن منابعنا الضوئية ليست وحيدة اللون عموماً) .

يظهر في النهاية أن توقعنا للنسبة 8% صحيح وسطياً ( لأن النسبة الملحوظة تتغير بين 0% و 16%) ، لكنها لا تحدث بالضبط إلا مرتين فقط في الدورة الواحدة ، – وهذا يكاد يشبه ميقاتية معطلة تشير إلى الوقت الصحيح مرتين في اليوم .

فكيف نفسر هذا الواقع الغريب ، أي أن الإنعكاس الجزئي يتعلق بثخن الصفيحة الزجاجية؟ وكيف نفسر أننا نحصل في حال سطح واحد على نسبة انعكاس تساوي 4% ( كما رأينا في تجربتنا الأولى) وأننا ، عندما نضع سطحاً ثانياً على مسافة مناسبة من الأول ((نُطفيء)) الضوء المنعكس؟