الضوء الهندسي Geometrical Optics

1. الضوء الهندسي Geometrical Optics الانعكاس بواسطة الأسطح اللامعة المصقولة المستوية:Reflection الأسطح الخشنة الغير مصقولة تعكس الضوء في كافة الاتجاهات وانتشار الضوء بهذه الكيفية هو المسبب للرؤية على وجه العموم أما الأسطح اللامعة المصقولة فتعكس الضوء بانتظام (1) زاوية السقوط تقارب زاوية الانعكاس (2) الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والعمودي على السطح جميعها في مستوي واحد

2. ولتفسير الانعكاس كآية كونية ضوئية - لمعرفة كنهة الضوء - نقول : رائد علم البصريات الحسن بن الهيثم - صاحب نظرية الرؤيا – " على أساس أن الضوء يسقط على الأجسام وينعكس فترى العين الجسم الذي عكس الضوء "، فسـر خاصية الانعكاس وأوضح أن الضوء المنعكس له طبيعة جسيميه مادية • 1 ) من وجهة النظر الجسيمية المادية : وكرر نفس الكلام العالم إسحاق نيوتن وتعامل مع الضوء بقوانين الحركة الهندسية و الميكانيكية الخاصة بالجسيمات واستخدم تعبير القوة. وعلى ذلك فالضوء المنعكس جسيمات مادية تشبه الكريات الصغيرة. 2 ) من وجهة النظر الموجية : تعامل أصحاب هذه النظرية مع الضوء بطريقة رياضية هندسية تناقض فرضية أن الضوء موجات وفي هذا تناقض بين الفرض وطريقة المعالجة. وعلى ذلك فالضوء المنعكس لا يمكن أن يكون موجات ظاهرة الانعكاس تدل بوضوح أن الضوء جسيمات مادية

3. الانكسار خلال الأوساط مختلفة الكثافة :Refraction إذا سقط شعاع ضوئي من وسط خفيف إلى وسط ثقيل ( أى وسطين مختلفي الكثافة ومختلفي معاملات الانكسار ) فان الضوء يعاني من انحراف أو تغير في مساره. من وسط إلى آخر. وتعزى ظاهرة الانكسار إلى اختلاف سرعة الضوء من قوانين الانكسار : ( قانون ســنل ) وقد وجد عمليا أنه" كلما زاد معامل الانكسار قلت زاوية الانكسار واقترب الشعاع من العمودي"

4. ولتفسير هذه الآية الكونية الضوئية لمعرفة كنهة الضوء نقول : فسر الحسن بن الهيثم ومن بعده نيوتن ظاهرة الانكسار على أساس امتلاك الضوء للخاصية الجسيمية ويمكن تطبيق القانون الأول للحركة • 1 ) من وجهة النظر الجسيمية المادية : " يبقى الجسم على حالته من السكون أو الحركة بسرعة ثابتة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية " فعند اصطدام الجسم بالماء تتغير حالته فتتغير سرعته واتجاه حركته و إذا طبقنا هذا على الضوء سنجد أنه يسلك نفس السلوك ولذا فالضوء المنكسر جسيمات مادية . أضاف نيوتن لتفسير ميل الشعاع المنكسر للاقتراب من العمودي " أن السطح العمودي يمتلك قوة جذب" 2 ) من وجهة النظر الموجية : أصحاب النظرية الموجية وعلى رأسهم " هيجنــز " – الذي اقترح أن كل نقطة على صدر الموجة تعتبر مصدرا لمويجات كريه ثانوية – فسروا انحراف الضوء وانكساره و تغير اتجاهه إلى تغير السرعة عند المرور في الأوساط الكثيفة ولم تنجح النظرية في تفسير الاقتراب من العمودي وعلى ذلك فاحتمال أن يكون الضوء المنكسر موجات احتمالاً ضعيفاً ظاهرة الانكسار تدل بوضوح أن الضوء جسيمات مادية

5. الانكسار والانعكاس خلال وسطين يفصلهما سطح شبه منفذ : إذا مر الضوء خلال وسطي مختلفي الكثافة ( مختلفي معامل الانكسـار ) بينهما سطح شبه منفذ فإن جزءاً من الضوء ينعكس والجزءً الآخر ينكسر. ولتفسير هذه الظاهرة نقول : 1 ) من وجهة النظر الجسيمية : لا نجد تفسير لذلك حيث أن الجسيمات لا يمكن التمييز بينها ولا توجد قوانين رياضية جسيميه تحدد أي الجسيمات ينعكس وأيها ينكسر . الضوء هنا لا يمكن أن يكون جسيمات 2 ) من وجهة النظر الموجية : الضوء يمكن اعتباره موجات كهرومغناطيسية تمتلك مركبتين أحداهما مركبة كهربية والأخرى مركبة مغناطيسية ( النظرية تفترض أن إحدى المركبتين كهربية رأسية والأخرى كهربية أفقية ) ويمكن ببساطة تفسير هذه الظاهرة على أساس أن إحدى المركبتين تنعكس والأخرى تنكسر. ظاهرة ( الانكسار والانعكاس معا) تدل بوضوح أن الضوء موجات كهرومغناطيسية

6. الضوء المنعكس فقط جسيمات الضوء المنكسر فقط جسيمات بينمـــا الضوء - المنعكس والمنكسر معاً - موجات

7. فروض النظرية الموجية افترضت النظرية الموجية أن الضوء موجات تنتشر على شكل دوائر متحدة المركز، وكل نقطة على صدر الموجة تعمل كمصدر ثانوي يرسل مويجات صغيرة كريه تسمى المويجات الثانوية ويسمى الخط العمودي على صدر الموجه بالشعاع ويعين اتجاه انتشار الضوء فروض النظرية الجسيمية افترضت النظرية الجسيمية أن الضوء يتكون من سيل من الجسيمات الدقيقة تسير في خطوط مستقيمة ولها قدرة على النفاذ خلال الأجسام الشفافة والانعكاس على الأسطح اللامعة والانكسار خلال المرور عبر وسطين مختلفين

8. الانعكاس الكلي الداخلي عند مرور الضوء من وسط ثقيل إلي وسط خفيف فإنه يمر بالمراحل الآتية: وسط خفيف 1)إذا كانت زاوية السقوط تساوي صفرا أي أن الضوء يمر عمودي علي السطح فإن الضوء لاينكسر ويستمر في نفس مساره. وسط ثقيل 2)بزيادة زاوية السقوط يخرج الضوء منكسرا في الوسط الخفيف ومبتعدا عن العمودي. 3)بالاستمرار في زيادة زاوية السقوط تستمر الزيادة في زاوية الانكسار ويستمر الابتعاد عن العمودي حتى يخرج الشعاع موازيا للسطح الفاصل وتسمى زاوية السقوط بالزاوية الحرجة. الزاوية الحرجة:هي زاوية سقوط في الوسط الثقيل يقابلها زاوية انكسار تساوي 90 درجة 4)إذا زادت زاوية السقوط عن الزاوية الحرجة ينعكس الشعاع الضوئي كليا داخل الوسط الثقيل

9. ولتفسير هذه التصرفات نقول: لان تلك تعتبر اقصر مسافة يقطعها الضوء • 1. الضوء العمودي يستمر في السير عموديا كما هو سواء مر من وسط خفيف إلى ثقيل أو العكس علمنا مما سبق أن وللسقوط العمودي ويمكن بالتقريب أن نقول أن ( وهذا غير سليم ) وأن شعاع الضوء العمودي يمر دون أن يعير انتباها إلى كثافة الوسط وكأن الوسطين متساويان في معامل الانكسار 2. الضوء الساقط بزاوية في وسط الثقيل يخرج منكسرا ومبتعدا عن العمودي أما الضوء المنتقل من وسط خفيف إلى ثقيل فانه يخرج منكسرا مقتربا من العمودي • وقد فسر نيوتن من قبل الاقتراب من العمودي على أساس أن السطح العمودي يمتلك قوة جذب. ونحن هنا نقول أنه عند مرور الضوء في وسط ثقيل فانه يفقد طاقته تدريجيا وذلك بسب نقص سرعته (نتيجة التصادم مع جزيئات الماء) وحتى لايفقد الضوء طاقته كاملة فانه يختار!!! اقصر مسافة ممكنة بحيث يكون الفقد في سرعته وطاقته أقل ما يمكن فيقترب من العمودي أو يمكننا القول بأن الضوء يقتصد في طاقته.

10. اختار الضوء منذ الأزل مع الكون كله عند بدا الخلق أن يكون مسيرا من الله  •     Θ   الأحزاب 72 إذن الاختيارات والاقتصاد في السير وكل سلوك يسلكه الضوء بتسيير من الله سبحانه وتعالى وهذا هو مصير كل من يهتدي بهدى الله سبحانه وتعالى، فسبحان من أرشد الضوء وسيره ليسلك أقصر الطرق محافظة علية. هذه الآية الكونية ( الانعكاس الكلي الداخلي ) لها تطبيقات هائلة في الطب بما يعرف بالمنظار الطبي أو الليف البصري الذي يستخدم في فحص الأجزاء الداخلية في جسم الإنسان وإجراء العمليات الجراحية المتعددة من لحام لشبكية العين إلى تفتيت واستخراج الحصى من الكلى والمرارة وغير ذلك وتستخدم أيضا في الاتصالات ونقل الكهرباء وفي المفاعلات النووية والمجسات الفضائية وغير ذلك.