تفسير السبب وراء تباطؤ الضوء في الزجاج

1997 عجائب الضوء والمادة تجريباً وتأويلاً

KFAS

تباطؤ الضوء في الزجاج الفيزياء

والآن ، ماذا بخصوص الضوء الذي يمر مخترقاً صفيحة الزجاج ؟

هناك أولاً سعة كي يخترق الفوتون الزجاج دون أن يلقى أي الكترون (شكل (69) a) . إنها أكبر الأسهم طولاً. لكن الفوتون يمكن أن يبلغ الكاشف B تحت الزجاج بستة أساليب أخرى : أن يرتطم ب X₁ أولا ثم ينتثر حتى B، أن يرتطم ب X₂ أولا ثم ينتثر حتى ، الخ .

وطول كل من هذه الأسهم يساوي طول كل من الأسهم التي كانت تشكل القوس الدائرية في المثال السابق: فهذا الطول يتعين، في كل الأحوال، بالسعة S نفسها كي ينتثر فوتون بإلكترون في الزجاج .

لكن الأسهم الستة هنا تتجه كلها باتجاه واحد، لأن أطوال كل الطرق المنطوية على انتثار واحد متساوية .

ومن أجل المواد الشفافة  كالزجاج تصنع هذه الأسهم زاوية قائمة مع السهم الرئيسي (الخالي من الانتثار). وعندما نجمع  هذه الأسهم الصغيرة مع السهم الرئيسي نحصل على سهم له عمليا طول السهم الرئيسي لكنه يتجه باتجاه مختلف قليلا .

وهكذا أيضا تعمل العدسة: نتدبر الأمر بها كي تتجه الأسهم المتعلقة بكل طريق من الطرق باتجاه واحد، وذلك بإدخال ثخانات إضافية من الزجاج في الطرق الأقصر.

ويمكن الحصول على مفعول مماثل تماماً إذا كانت الفوتونات أبطأ سيراً في الزجاج منها في الهواء: كان يوجد زاوية تدوير إضافية في السهم الحاصل. ولهذا السبب قلتُ سابقا إن الضوء يبدو  أبطأ في الزجاج (أو الماء) منه في الهواء .

وهذا ((التباطؤ))  ليس إلا التدوير الإضافي الذي تسببه ذرات الزجاج (أو الماء) التي تنثر الضوء. ويطلع اسم ((قرينة (أو معامل) الانكسار)) على هذا التدوير الإضافي للسهم الحاصل في حال اختراق الضوء للمادة المدروسة.

إن الأسهم الصغيرة ، من أجل المواد التي تمتص الضوء (ضعيفة الشفوف) ، تصنع مع السهم الرئيسي زاوية أصغر من 90° (شكل b). عندئذ يصبح السهم الحاصل أقصر من السهم الرئيسي ، مما يعني أن احتمال نفاذ الفوتون عبر زجاج ضعيف الشفوف أصغر منه عبر زجاج شفاف.

هكذا ترون أن كل الظواهر والأعداد الاعتباطية التي ذكرتها في المحاضرتين السابقتين – كالانعكاس الجزئي بسعة تساوي 0.2 ، ((وتباطؤ)) الضوء في الهواء والزجاج، الخ – تتفسر بتفصيل أكثر إذا اعتمدنا ببساطة على النهوج الثلاثة الأساسية – نهوج ثلاثة تفسر في الواقع كل شيء آخر تقريباً.