النموذج الجسيمي للضوء

النموذج الجسيمي للضوء مفهوم النموذج : يعرَّف النموذج (أو النظرية ) بأنه مجموعة من القواعد والتخمينات التي يمكنها أن تعطي تفسيراَ لشيء معين . بحيثأن هذه القواعد لا تنتج إحداها من الأخرى ولا تتناقض إحداها مع الأخرى. كما ويحبذ أن يُبنى النموذج على أقل عدد ممكن من القواعد والتخمينات التي يمكن أن تعطي تفسيراً لأكبر عدد ممكن من الظواهر. إعداد : رايق زيدان

وظائف النموذج : • القدرة على تفسير حقائق معلومة • القدرة على التنبؤ (نموذج جيد) أمثلة : نظرية أرسطو (384 – 332 ق.م) لتركيب المادة : تقول بأن عالمنا يتكون من أربع مواد أساسية هي : التراب, الماء , الهواء والنار هذه النظرية بقيت سائدة حتى القرن السابع عشر (حوالي 2000 عام)

نظرية الجذب العام لنيوتن ( 1624 – 1727) : التي تنص على أن هنالك قوة تجاذب بين أي جسمين في الكون والتي أمكنها تفسير العديد من الظواهر مثل حركة الكواكب ,المد والجزر بالإضافة إلى أنها تنبأت بوجود الكوكب نبتون قبل أن يتم اكتشافه إعداد : رايق زيدان

خطوات بناء بناء نموذج أو نظرية علمية تحديد موضوع البحث مشاهدات وتجميع معلومات حول موضوع البحث بناء نموذج أو نظرية فحص النموذج من خلال قدرته على تفسير حقائق معلومة أو اجراء تجارب إضافية لتحقيق تنبؤات إجراء تعديلات على النموذج الأصلي أو رفضه

هل يمكن إثبات صحة نموذج بشكل مطلق ؟ لا يمكن إثبات صحة نموذج بصورة مطلقة وإنما يمكن إثبات فشله ما دامت نتائج التجارب تتوافق مع النموذج هذا يشير الى صحته ويزيد في دعمه ولكن يكفي تجربة واحدة تخالف نتائجها قواعد وأسس النموذج لتدحض هذا النموذج أو تُلزم إجراء التعديلات عليه إذن , وظيفة النموذج ليست عرض حقائق مطلقة وإنما تكمن أهميته في إعطاء تفسير لظواهر معلومة ويمكن الاستعانة به للتنبؤ بظواهر وحقائق مستقبلية ما زالت غائبة عنا إعداد : رايق زيدان

؟ ؟ ؟ مقدار ثابت النموذج الجسيمي للضوء موضوع البحث : الضوء حقائق ومعلومات حول الضوء: 1- الضوء هو ”شيء ” ينبعث من مصادر الضوء وينتشر في الفضاء 2- كتلة مصدر الضوء لا تقل في أعقاب انبعاث الضوء منه إعداد : رايق زيدان

3- ينتشر الضوء بخطوط مستقيمة في وسط متجانس 4- لا تؤثر حزمتا ضوء الواحدة على الأخرى نتيجة تقاطعهما 5- ينعكس الضوء عند اصطدامه بجسم معين (حسب قوانين الانعكاس المعلومة) إعداد : رايق زيدان

Reflected ray 6- عند انتقال الضوء من وسط شفاف الى وسط شفاف آخر ينعكس قسماً منه بينما يتابع القسم الآخر في الوسط الثاني مغيراً اتجاه انتشاره (حسب قانون سنيل) 7- عند انتقال الضوء الأبيض من وسط شفاف الى وسط شفاف آخر يحدث تفريق الضوء الى ألوان الطيف إعداد : رايق زيدان

8- يكمن في الضوء شكل من أشكال الطاقة بناء نموذج يتعلق بماهية الضوء : كان نيوتن من السباقين في بناء واقتراح نموذج يصف فيه ماهية الضوء وكنهه وذلك في القرن السابع عشر فقال بأن ”الشيء“ المنبعث من مصادر الضوء هو عبارة عن تيار من الجسيمات الصغيرة جداً وبناءً على هذه الفكرة المركزية تم بناء ”النموذج الجسيمي للضوء“ إعداد : رايق زيدان

تفسير الحقائق المتعلقة بالضوء بناءً على النموذج الجسيمي جسيمات الضوء صغيرة جدا ,لدرجة لا يشعر بها أي ميزان مهما كانت درجة حساسيته 2- كتلة مصدر الضوء لا تقل جسيمات الضوء تنبعث بسرعة هائلة 3- انتشار بخطوط مستقيمة إعداد : رايق زيدان

حجم الجسيمات صغير جداً بالنسبة للأبعاد بينها 4- عدم تأثر الحزم الضوئية عند تقاطعها كأي جسم مرن يرتد عند اصطدامه بسطح, فإذا كان الاصطدام مرن تماماً تتساوى زاوية الانعكاس مع زاوية السقوط 5- الانعكاس : بحيث تكون زاوية السقوط مساوية لزاوية الانعكاس إعداد : رايق زيدان

ذلك بسبب اختلاف القوة التي تؤثر بها جسيمات الوسط الثاني عن القوة التي يؤثر بها جسيمات الوسط الأول على جسيمات الضوء 6- الانكسار عند الحد الفاصل بين وسطين شفافين أما بالنسبة لانعكاس قسم من الضوء عند حدوث ظاهرة الانكسار فقد كان من الصعب على النموذج الجسيمي إعطاء تفسيرات مقنعة وواضحة إعداد : رايق زيدان

يمكن الافتراض بأن كل لون من ألوان الطيف يمتاز بجسيمات ذات كتل مختلفة عن الآخر مما يؤدي الى تفاوت في مقدار تأثير القوة المؤثرة على هذه الجسيمات عند الحد الفاصل بين الوسطين 7- تفريق الضوء عند انكساره بالانتقال من وسط الى آخر عبارة عن مجموع الطاقة الحركية التي تحملها جسيمات الضوء كما هو الحال لأي جسم متحرك 8- الضوء حامل للطاقة إعداد : رايق زيدان

تنبؤات النموذج الجسيمي • ضغط الضوء : الضوء كبقية الأجسام المصطدمة يجب أن يحدث ضغطاً على السطح الذي يصطدم به على الرغم من أنه يصعب الاشارة الى تجربة من حياتنا اليومية يظهر فيها ضغطاً ناتجاً عن إصطدام الضوء إلا أنه لا يمكننا نفي مثل هذه الظاهرة , حيث أثبتت التجارب المخبرية في ظروف جيدة (إبطال تأثير الاحتكاك ومقاومة الهواء) وجود مثل هذا الضغط. كما وأن الضغط الناتج عن الضوء أعطى تفسيراً لما يحدث للمذنبات خلال دورانها حول الشمس واقترابها منها , إذ يتجه ذنب المذنب مبتعداً عن الشمس نتيجة الضغط الذي يحدثه فيض جسيمات الضوء المنبعثة من الشمس . إعداد : رايق زيدان

سرعة الضوء في وسط شفاف : إعتماداً على النموذج الجسيمي للضوء فان جسيمات الضوء عند انتقالها من الهواء الى وسط شفاف آخر تتأثر بمحصلة قوى نحو الوسط الشفاف مما سيغير من اتجاه الحركة ويزيد من مقدار السرعة بحيث تصبح السرعة داخل وسط شفاف معامل انكساره (n) مساوية : حيث : c : سرعة الضوء داخل الهواء v : سرعة الضوء داخل الوسط الشفاف n : معامل انكسار الوسط الشفاف ففي الزجاج مثلاً ستزداد السرعة بمقدار 1.5 مرة عما هي عليه في الهواء إعداد : رايق زيدان

لكن في سنة 1862 وجد الفرنسي فوكو ( Foucault) من خلال القياسات التي أجراها لقياس سرعة الضوء في الماء أنها تساوي 223000 km/s أي أصغر بمقدار n=1.33 عما هي عليه في الهواء , بالعكس تماما مما يتنبأه النموذج الجسيمي . كذلك الأمر بالنسبة للتجربة التي قاس فيها الأمريكي ”مايكلسون“ سرعة الضوء داخل كبريتيد الكربون حيث وجد أنها أقل بمقدار n=1.46 مرة عما عليه في الهواء . التجارب السابقة أظهرت أن سرعة الضوء في الوسط الشفاف تكون أقل بمقدار n (معامل انكسار المادة) مما هي في الهواء , أي : نتيجة : هنا ثبت فشل النموذج الجسيمي بشكل واضح إعداد : رايق زيدان

مكانة وأهمية النموذج الجسيمي كان بإمكان النموذج الجسيمي تفسير العديد من الظواهر المتعلقة بالضوء والتنبؤ ببعض الظواهر الأخرى , غيرأنه لم ينجح بتفسير إمكانية انعكاس وإنكسار الضوء في آنٍ واحد عند انتقاله من وسط شفاف الى وسط شفاف آخر . كما أنه فشل , بل ناقض في تنبؤه بأن سرعة الضوء في وسط شفاف ستكون أكبر مما هي عليه في الهواء الأمر الذي يوجب إدخال تعديلات على هذا النموذج حتى يتلاءم مع النتائج الجديدة أو حتى تركه وبناء نموذج آخر أكثر توافقاً وملاءمة للحقائق المتعلقة بالضوء إعداد : رايق زيدان

النموذج الجسيمي للضوء