الأجسام المضيئة: الخصائص وكيفية توليد الضوء الخاص بها - جسدي - بدني - 2025

يُطلق على الجسم المضيء أي كائن طبيعي أو غير طبيعي يصدر ضوءه الخاص ، وهذا هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي المرئي بالعين البشرية. عكس الكائن المضيء هو غير مضيء.

يمكن رؤية الأجسام غير المضيئة لأنها تضيء بالضوء المنبعث من الأجسام المضيئة. تسمى الأجسام غير المضيئة أيضًا بالأجسام المضيئة ، على الرغم من أنها ليست دائمًا في هذه الحالة.

الشمس ، جسم مضيء ينير السماء والبحر. المصدر: pixabay

تعتبر الأجسام المضيئة من المصادر الأساسية للضوء لأنها تصدرها ، بينما تعد الأجسام غير المضيئة مصادر ثانوية للضوء لأنها تعكس ما أنتجه الأول.

أمثلة للأجسام المضيئة وغير المضيئة

كائنات مضيئة

هناك أشياء في الطبيعة قادرة على انبعاث الضوء. وتشمل هذه:

- شمس.

- النجوم.

- الحشرات المضيئة مثل اليراعات وغيرها.

- الأشعة.

- الشفق القطبي أو الأضواء الشمالية.

فيما يلي أجسام مضيئة من صنع الإنسان:

- المصابيح المتوهجة أو اللمبات.

- شعلة الشمعة.

- مصابيح فلورسنت.

- مصابيح LED.

- شاشة الموبايل.

كائنات غير مضيئة

يوجد في الطبيعة العديد من الأشياء التي لا تصدر ضوءًا من تلقاء نفسها ، ولكن يمكن إضاءتها:

- القمر الذي يعكس ضوء الشمس.

- الكواكب وأقمارها الصناعية التي تعكس أيضًا ضوء الشمس.

- الأشجار والجبال والحيوانات تعكس نور السماء والشمس.

- السماء الزرقاء والسحب. تكون مرئية بسبب تشتت ضوء الشمس.

مصباح الجسم الاصطناعي المضيء الذي ينير ليالينا. المصدر: pixabay

خصائص الأجسام المضيئة ونورها

السمة الرئيسية للأجسام المضيئة هي أن الضوء الذي يمكننا رؤيتها به ينتج عن الكائن نفسه.

يمكننا رؤية الأشخاص والأشياء بفضل الضوء المنبعث من الأجسام المضيئة سواء كانت طبيعية أو اصطناعية. وأيضًا لأن الطبيعة قد وهبتنا أجهزة الرؤية.

في غياب الأجسام المضيئة من المستحيل رؤية كل ما يحيط بنا. إذا كنت قد عايشت الظلام الدامس من قبل ، فأنت تعلم أهمية الأجسام المضيئة.

أي أنه بدون ضوء لا رؤية. رؤية الإنسان والحيوان هي التفاعل بين الضوء المنبعث من الأجسام المضيئة وتلك التي تنعكس من قبل الأجسام غير المضيئة مع مستشعرات الضوء في العين وعقلنا ، حيث يتم تكوين الصورة وتفسيرها أخيرًا.

الرؤية ممكنة لأن الضوء المنبعث أو المنعكس من الأشياء يتحرك عبر الفضاء ويصل إلى أعيننا.

الفوتونات

الفوتون هو أصغر كمية من الضوء يمكن أن يبعثها جسم مضيء. تنبعث الفوتونات من ذرات الأجسام المضيئة وتنعكس أو تتناثر بواسطة ذرات الأجسام غير المضيئة.

الرؤية ممكنة فقط عندما تصل بعض هذه الفوتونات ، المنبعثة أو المتناثرة أو المنعكسة إلى أعيننا ، حيث تنتج إثارة إلكترونية في نهايات العصب البصري التي تحمل نبضة كهربائية إلى الدماغ.

كيف تولد الأجسام المضيئة الضوء؟

تنبعث الفوتونات من ذرات الأجسام المضيئة عندما تكون متحمسة بطريقة تجعل إلكترونات المدارات الذرية تنتقل إلى حالات طاقة أعلى ، والتي تتحلل لاحقًا إلى حالات طاقة أقل مع ما يترتب على ذلك من انبعاث فوتونات.

كل جسم ، إذا زادت درجة حرارته ، يصبح باعثًا للضوء. قطعة من المعدن في درجة حرارة الغرفة هي جسم غير مضيء ، ولكن عند 1000 درجة مئوية يكون جسمًا مضيئًا ، لأن الإلكترونات تحتل مستويات أعلى وعندما تتحلل إلى مستويات أقل فإنها تصدر فوتونات في نطاق الطيف المرئي.

هذا ما يحدث على المستوى الذري لكل الأجسام المضيئة ، سواء كانت الشمس ، أو لهب الشمعة ، أو خيوط المصباح المتوهج ، أو ذرات غبار الفلورسنت للمصباح الموفر للطاقة ، أو ذرات الصمام الثنائي ، أحدث جسم ضوء اصطناعي.

ما يختلف من حالة إلى أخرى هو آلية الإثارة للإلكترونات لتذهب إلى مستويات ذرية أعلى للطاقة ثم تتحلل وتصدر فوتونات.

كل ما نراه هو الماضي

الرؤية ليست لحظية ، لأن الضوء ينتقل بسرعة محدودة. تبلغ سرعة الضوء في الهواء وفي الفراغ 300 ألف كيلومتر في الثانية.

تستغرق فوتونات الضوء التي تغادر سطح الشمس 8 دقائق و 19 ثانية لتصل إلى أعيننا. والفوتونات المنبعثة من Alpha Centauri ، أقرب نجم لنا ، تستغرق 4.37 سنة لتصل إلى أعيننا إذا نظرنا إلى السماء.

الفوتونات التي يمكننا ملاحظتها بالعين المجردة أو من خلال تلسكوب في مجرة ​​المرأة المسلسلة ، الأقرب إلى مجرتنا ، ستكون قد ظهرت من هناك منذ 2.5 مليون سنة.

حتى عندما نرى القمر ، فإننا نرى قمرًا قديمًا ، لأن ما ننظر إليه هو صورة منذ 1.26 ثانية. وصورة لاعبي كرة القدم التي نراها في المدرجات على بعد 300 متر من اللاعبين ، هي صورة قديمة جزء من مليون من الثانية في الماضي.

ازدواجية الضوء

وفقًا لأكثر النظريات المقبولة ، فإن الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية ، وكذلك موجات الراديو ، وأفران الميكروويف التي يتم طهي الطعام بها ، وأفران الميكروويف من الهواتف المحمولة ، والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية.

ومع ذلك ، فإن الضوء عبارة عن موجة ولكنه يتكون أيضًا من جسيمات تسمى الفوتونات ، كما ذكرنا سابقًا. للضوء هذا السلوك المزدوج ، المعروف في الفيزياء باسم ازدواجية موجة-جسيم.

كل مجموعة متنوعة من الموجات الكهرومغناطيسية تختلف في الطول الموجي. يسمى جزء الطيف الكهرومغناطيسي الذي تستطيع العين البشرية إدراكه بالطيف المرئي.

يتوافق الطيف المرئي مع نطاق ضيق من الطيف الكهرومغناطيسي بين 0.390 ميكرون و 0.750 ميكرون. هذا هو الحجم المميز للطائر الأولي (الأميبا أو البراميسيوم).

تحت الطيف المرئي ، في الطول الموجي ، لدينا إشعاع فوق بنفسجي يكون طوله الموجي مشابهًا لحجم الجزيئات العضوية.

وفوق الطيف المرئي يوجد الأشعة تحت الحمراء ، والتي يمكن مقارنتها بحجم طرف الإبرة. عند رأس هذه الإبرة ، يمكن أن يصلح من 10 إلى 100 من البروتوزوا ، أي من 10 إلى 100 طول موجي من الطيف المرئي.

في المقابل ، تحتوي الموجات الدقيقة على أطوال موجية بين السنتيمترات والأمتار. تتراوح أطوال موجات الراديو من مئات الأمتار إلى آلاف الأمتار. الأشعة السينية لها أطوال موجية مماثلة لحجم الذرة ، في حين أن لأشعة جاما أطوال موجية مماثلة لنواة الذرة.

الألوان والطيف المرئي

يشمل الطيف المرئي مجموعة متنوعة من الألوان التي يمكن تمييزها في قوس قزح ، أو في ضوء الشمس المنتشر على منشور زجاجي. كل لون له طول موجي يمكن التعبير عنه بالنانومتر ، وهو جزء من مليون من المليمتر.

طيف الضوء وأطوال موجته بالنانومتر (نانومتر) ، من الأعلى إلى الأدنى ، هي كما يلي:

- أحمر. بين 618 و 780 نانومتر.

- البرتقالي. بين 581 و 618 نانومتر.

- الأصفر. بين 570 و 581 نانومتر.

- أخضر. بين 497 و 570 نانومتر.

- ازرق سماوي. بين 476 و 497 نانومتر.

- أزرق. بين 427 و 476 نانومتر.

- البنفسجي. بين 380 و 427 نانومتر.

الجسم الأسود المضيء والطاقة والزخم

للضوء طاقة وزخم. يتوافق كل لون في الطيف المرئي مع فوتونات ذات طاقة مختلفة وزخم أو زخم مختلف. تم تعلم ذلك بفضل رواد فيزياء الكم مثل ماكس بلانك وألبرت أينشتاين ولويس دي بروجلي.

اكتشف ماكس بلانك أن الطاقة الضوئية تأتي في حزم أو كوانتا ، والتي تُقاس طاقتها E بالجول وتساوي منتج ثابت أساسي في الطبيعة يُعرف باسم ثابت بلانك ، والذي يُشار إليه بالحرف h والتردد f في هيرتز.

ه = ح ∙ و

قام بلانك بهذا الاكتشاف من أجل شرح الطيف الإشعاعي لجسم مضيء ، والذي يصدر إشعاعًا فقط ولكنه لا يعكس أي إشعاع ، يُعرف باسم "الجسم الأسود" والذي يتغير طيف انبعاثه وفقًا لدرجة الحرارة.

ثابت بلانك h = 6.62 × 10 ^ -34 J * s.

لكن ألبرت أينشتاين هو الذي أكد ، بلا شك ، أن الضوء عبارة عن فوتونات ذات طاقة تعطى وفقًا لصيغة بلانك ، باعتبارها الطريقة الوحيدة لشرح ظاهرة تُعرف باسم التأثير الكهروضوئي ، حيث تنبعث الإلكترونات من مادة مضاءة بالضوء. لهذا العمل حصل أينشتاين على جائزة نوبل.

لكن الفوتون ، مثل كل جسيم وعلى الرغم من عدم وجود كتلة ، لديه قوة دفع أو زخم تعطيه علاقة اكتشفها لويس دي بروجلي في إطار ثنائية الموجة والجسيم للفوتون والأجسام الكمومية.

تنص علاقة دي برولي على أن الزخم p للفوتون يساوي حاصل قسمة ثابت بلانك h والطول الموجي λ للفوتون.

P = ح / λ

يبلغ الطول الموجي للون الأحمر 618 × 10 ^ -9 م وتردده 4.9 × 10 ^ 14 هرتز ، لذا فإن طاقة الفوتون هي 3.2 × 10 ^ -19J وزخمه 1.0 × 10 ^ -27 كجم * م / ث.

في الطرف الآخر من الطيف المرئي يوجد البنفسجي بطول موجي 400 × 10 ^ -9 م وتردد 7.5 × 10 ^ 14 هرتز ، وبالتالي فإن طاقة الفوتون هي 4.9 × 10 ^ -19J وزخمها 1.7 × 10 ^ -27 كجم * م / ث. من هذه الحسابات نستنتج أن البنفسج لديه طاقة أكبر وزخم أكثر من الأحمر.

المراجع

1. Tippens ، P. 2011. الفيزياء: المفاهيم والتطبيقات. الإصدار السابع. ماك جراو هيل. 262-282.
2. ويكيبيديا. الطيف المرئي. تعافى من wikipedia.com
3. ويكيبيديا. المجال الكهرومغناطيسي. تعافى من wikipedia.com
4. ويكيبيديا. مصدر ضوء. تعافى من wikipedia.com
5. ويكي الكتب. الفيزياء والبصريات وطبيعة الضوء. تم الاسترجاع من: es.wikibooks.org