- [ تقارير وبحوث في مادة الفيزياء ] - ‏
 

=

=

=

الليزر

المقدمــــــــــــة

الحمد لله رب العالمين ، والصلاة والسلام على أفضل خلقة ، محمد- صلى الله علية وسلم - أما بعد ، فقد جاء بحثي هذا بعنوان : (الليزر) في عام 1951 نجح العلماء تاونس وجوردن وزيجر في توليد الانبعاث المحفز في غاز الأمونيا على شكل أشعة في المنطقة الميكروية من الطيف الكهرومغناطيسي، وأسموها الميزر ، وفتح هذا الاكتشاف الطريق إلى إمكانية توليد انبعاث محفز آخر بأطول موجة أخرى فنجح العالم مايمان في الحصول على انبعاث في منطقة الضوء المرئي وسمي هذا الانبعاث فيما بعد الليزر، فقد استخدم مايمان قضيبا من بلورة الياقوت الأحمر ثم صقل وجهيها وأحاط بهذه البلورة مصباح ومضيء حلزوني كما أحاط المنظومة بسطح عاكس لزيادة كفاءة الضخ وهكذا تولد ضوء أحمر براق يدعى الليزر.



أشعة الليزر: هي تضخيم الضوء بواسطة الانبعاث المحفز للإشعاع، أو تضخيم الموجات الدقيقة بواسطة الانبعاث
المحفز للإشعاع.

صفات الليزر:
\\\"ضوء أحادي الطول والموجي أو اللون\\\" .. أي يتميز الليزر بالنقاوة اللونية تفوق أي مصدر ضوئي آخر، فلو أمررنا شعاعا ليزرياً في منشور زجاجي فإنه لا يتحلل.

\\\"التشاكه\\\"..أي لأشعة الليزر صفات متماثلة من حيث الطول والاتجاه والطاقة مما يجعل بالإمكان الحصول على معدل تداخل مستديم في تجربة يونغ من شقين باستعمال أشعة الليزر لأنه متشاكه مما يجعله ذو شدة ضوئية عالية جداً.

\\\"الشدة العالية\\\"..أي تكون الحزمة الليزرية ذات شدة عالية أكثر بكثير من شدة الضوء الذي نحصل عليه من أي مصدر آخر والسبب في الشدة العالية لليزر هو تركيز الطاقة المنبعثة في حزمة ضيقة قليلة الانفراج.

\\\" له صفة الاتجاهية المحددة\\\".. أي أن الليزر يسير مسافات كثيرة بحزمة ذات انفراجية قليلة دون أن ينتشر أيتلاشى وقد وجد أن إشعاع الليزر المرسل من الأرض والمنعكس بواسطة مرآة موضوعية على سطح القمر يبقى من شدته ما هو كاف لأجل الكشف عنه عند عودته من الأرض بعد أن قطع إشعاع الليزر أكثر من 75.0000 كم في كامل رحلته .


الفرق بين أشعة الليزر والضوء الاعتيادي.
الضوء الاعتيادي ضوء الليزر
1.ضوء طبيعي. 1.ضوء لا ينتج إلا عن طريق تضخيم الضوء بالانبعاث المحفز للإشعاع.
2.مزيج من عدة ألوان. 2.أحادي اللون.
3.ينتشر بخطوط مستقيمة. 3.ينتشر بحزمة ضيقة ولمسافات شاسعة من غير أن تنتشر.
4.غير متألقة. 4.متألقة لأنها تهتز بطول واحد وطول موجي واحد.





أسس عمل الليزر:
الامتصاص
الانبعاث التلقائي
التوزيع المعكوس
الانبعاث المحفز
مميزات الانبعاث المحفز :
طور جميع الفوتونات المنبعثة واتجاهها وطاقتها مطابقة للفوتونات المحفزة.
الانبعاث المحفز يتناسب مع شدة الإشعاع الكهرومغناطيسي المتمثل بالانبعاث التلقائي.


أنواع الليزر:
\\\"ليزر الحالة الصلبة\\\" هو الليزر الذي ينتج بواسطة مادة أو خليط من مواد صلبة مثل الياقوت أو خليط الالومنيوم واليتريم والنيودينيم ويسمى بليزر الـ TAG اختصاراً ويكون طوله الموجي في منطقة الأشعة تحت الحمراء.

\\\"ليزر الغاز\\\" وهو يعتمد على مادة غازية مثل الهيليوم والنيون وغاز ثاني أكسيد الكربون وتكون أطوالها الموجية في مدى الأشعة تحت الحمراء وتستخدم في قطع المواد الصلبة لطاقتها العالية.

\\\"ليزر الإكسيمر\\\" وتطلق على أنواع الليزر التي تستخدم الغازات الخاملة مثل غاز الكلور أو الفلور أو الكربتون أو الأرجون وتنتج هذه الغازات أشعة ليزر ذات أطوال موجية في مدى الأشعة فوق البنفسجية.

\\\"ليزر الأصباغ\\\" وهي عبارة عن مواد عضوية معقدة مثل الرودامين rhodamine 6G مذابة في محلول كحولي وتنتج ليزر يمكن التحكم في الطول الموجي الصادر عنه.

ليزر أشباه الموصلات\\\" ويطلق عليه أحياناً بليزر الديود ويعتمد على المواد شبه الموصلة ويمتاز بحجم ليزر صغير ويستهلك طاقة قليلة ولذلك يستخدم في الأجهزة الدقيقة مثل أجهزة السي دي وطابعات الليزر.


تصنيفات الليزر:
\\\"التصنيف الأول \\\"Class I هذا يعني أن شعاع الليزر ذو طاقة منخفضة ولا يشكل درجة من الخطورة.

\\\"التصنيف الأول \\\"Class IA هذا التصنيف يشير إلى أن الليزر يضر العين إذا نظرنا في اتجاه الشعاع ويستخدم في السوبرماركت كماسح ضوئي وتبلغ طاقة الليزر الذي يندرج تحت هذا التصنيف 4mW.

\\\"التصنيف الثاني \\\"Class II هذا يشير إلى ليزر ضوئه مرئي وطاقته لا تتعدى 1mW.

\\\"التصنيف الثالث \\\"Class IIIA طاقة الليزر متوسطة وتبلغ 1-5mW وخطورته على العين إذا دخل الشعاع المباشر في العين. ومعظم الأقلام المؤشرة تقع في هذا التصنيف.

\\\"التصنيف الثالث \\\"Class IIIB طاقة هذا الليزر أكثر من المتوسط.

\\\"التصنيف الرابع \\\"Class IV وهي أنواع الليزر ذات الطاقة العالية وتصل إلى 500mW للشعاع المتصل بينما لليزر النبضات فتقدر طاقته بـ 10 J/cm2 ويشكل هطورة على العين وعلى الجلد واستخدام هذا الليزر يتطلب العديد من التجهيزات وإجراءات الوقاية.



الخاتمـــــــــة ..

وفي النهاية أرجو أن يكون هذا البحث مفيداً ، ونعتذر عن كل تقصير فيه ، وحسبنا إننا لم ندخر جهداً في محاولة الوصول إلى درجة الإتقان ، لكن الكمال لله وحده ، ونسأل الله التوفيق والسداد.


المصار :
موسوعة الفيزياء الكلاسيكية

كيف يعمل الليزر How laser works

الطاقه النووية

مقدمة :
مع بداية استغلال الإنسان للطاقة النووية قبل أكثر من خمسين سنة واجهت البشرية نوعا جديدا من الكوارث لم تكن معروفة من قبل وتضمنت لغات العالم جميعا مصطلحات جديدة لم تكن مسموعة كالحماية الإشعاعية والمخاطر النووية وقد حظيت قضايا المخاطر النووية باهتمام الناس على كل مستوياتهم نظرا للرعب النووي الذي خلفه تفجير أول قنبلة نووية في هيروشيما-اليابان في 6/8/1945 وقنبلة ناكازاكي في 9/8/1945 عند نهاية الحرب العالمية الثانية كما أدرك العلماء العاملين في الفيزياء النووية والمسئولين السياسيين والعسكريين مخاطر الطاقة النووية وخصائصها التدميرية جنبا إلى جنب مع منافعها ومردداتها الإيجابية. أدى الرعب النووي إلى قيام الجمعية العامة للأمم المتحدة إلى إنشاء اللجنة العلمية لدراسة تأشيرات الأشعة الذرية عام 1955 لدراسة مخاطر الإشعاعات على الإنسان ثم شكلت الوكالة الدولية للطاقة الذرية عام 1957 التي تقوم بتطوير التطبيقات السلمية لهذه الطاقة في كافة المجالات النافعة للبشرية وقامت معظم دول العالم لجانا أو مؤسسات وطنية لرعاية جوانب الحماية من الإشعاع والكوارث النووية .
الموضوع:-
الطاقة النووية :
يمكن إنتاج الطاقة الذرية من القوى الهائلة التي أودعها الله سبحانه وتعالى في نواة الذرة حيث تتحرر الطاقة النووية عند إجراء تغيير في بنية الذرة وتكويناتها أو ما يعرف بالتفاعل النووي ولنحاول تبسيط الصورة …
تتكون الذرة من نواة يدور حولها ما يعرف بالإلكترونات
حجم الذرة الواحد = 1/1.000.000 مليمتر ( واحد من المليون من المليمتر )
حجم النواة > 1/10.000 ( أقل من واحد من عشرة آلاف من حجم الذرة
وزن النواة يمثل 99.9% من وزن الذرة
كل نواة تحتوي على ما يعرف بالبروتونات والنيوترونات
يمكن لنا تشبيه تركيب الذرة بالمجموعة الشمسية حيث تمثل الشمس النواة والكواكب التي تدور حولها تمثلها الإلكترونات .
فوائد الطاقة النووية :
الأرض لها موارد محدودة من النفط والفحم وهذه الموارد ستستخدم خلال 63-95 سنة حيث تقدر الكميات المؤكدة من احتياطي النفط بالعالم بحدود (1.4-2.1) ترليون برميل. الفترة أعلاه (63-95) سنة حسبت على أساس الاستهلاك الفعلي للنفط حاليا مع زيادة بحدود 1% - 2% سنويا حيث متوسط الاستهلاك السنوي بحدود 80 مليون برميل نفط .
لأغراض المقارنة فان طن واحد من اليورانيوم يعطي طاقة تعادل الطاقة الناتجة من ملايين الأطنان من الفحم أو ملايين البراميل من النفط .
الآثار الجانبية لحرق الفحم والنفط يؤدي إلى تلوث البيئة بينما مفاعل نووي مصمم بشكل جيد ويعمل تحت رقابة وإشراف جيدين لا يؤدي إلى إطلاق أي تلوث في الجو .
أضرار الطاقة النووية :
الولايات المتحدة وروسيا يمتلكان فقط 50.000 قنبلة نووية وهيدروجينية لو لا شاء الله تم استخدامها فهي كافية لقتل كل إنسان على الأرض .
الانفجار النووي ينتج أشعة قاتلة تستطيع أن تؤدي بالإنسان إلى الوفاة مع الوقت وحتى التأثير على صيانته القامة . وهذا ما حدث عند استخدام قنبلة هيروشيما وقنبلة ناكازاكي في اليابان .
وكذلك عندما تعرضت بعض المفاعلات النووية إلى أعطال أدى إلى تسرب الوقود النووي كما حدث في CHERNOYLE عام 1986 حيث تعرض مئات الألوف من الناس إلى الأشعة حيث توفى الكثيرين خلال أيام وإصابة الباقين بالسرطانات المختلفة .
المفاعلات النووية تنتج فضلات نووية تبقى مصادر للإشعاع لملايين السنين يجب التخلص منها ولا يمكن وضعها كأية نفايات أخرى بأي موقع بل يجب خزنها بأماكن خاصة حتى لا تؤثر على الناس .
استخدامات الطاقة النووية :
تمكن الإنسان خلال العقود الأخيرة من استقلال الطاقة النووية لخدمة التقدم التقني في عدة مجالات منها :
في الطب للعلاج والتشخيص والتعقيم -
-في الصⵖاعة لانتاج أشباه الموصلات والمعالجات الكيماوية والكشف عن العيوب الصناعية وتقنيات اختبار الجودة وفي عمليات التعدين والبحث عن الخامات الطبيعية .
-في الزⵁاعة لاستنباط أنواع جديدة من المحاصيل ذات إنتاجية عالية وانتقاء نوعيات معينة من البذور ومقاومة الآفات والحشرات وزيادة مدة تخزين المنتجات الزراعية .
-في إنتاج الطاقة الكهربائية
من إنتاج الكهرباء في فرنسا يتم عبر الطاقة النووية77%
في اليابان30%
في الولايات المتحدة20%
وبصورة عامة فان 20% من الطاقة الكهربائية في العالم تنتج حاليا من الطاقة النووية .
الحوادث والكوارث النووية :
الجميع يعلم ما حل بمدينة هيروشيما ومدينة ناكازاكي خلال الحرب العالمية الثانية حيث انذهل العالم بحجم الخسائر المترتبة عن استخدام الطاقة الذرية وأيقظ هذا الاستخدام وعيا جديدا وهو :
ان سلاح واحد تحمله وسيلة نقل واحدة يمكنه إبادة معظم السكان وأن يدمر البنية الطبيعية لمنطقة أو مدينة بكاملها وزاد في تفا قم الخوف من الإشعاعات وهو القاتل غير المرئي الذي يضرب ضحاياه لا على الفور بل على امتداد الأيام والأشهر والسنين وحتى الأجيال التالية .
يمكن توضيح أخطار السلاح النووي كما يلي :
التفجير النووي:
لكي نتعرف على قدرة التفجير النووي علينا مقارنتها بقدرة التفجير العامة .
يكون التفجير النووي ( بافتراض تساوي الحجم ) أكثر قوة بملايين المرات من التفجير العادي
أثناء الانفجار تتحرر كمية كبيرة من الإشعاع القاتل المرئي ( عكس التفجير العادي) .
تبقى بعد التفجير النووي إشعاعات غير مرئية قاتلة تستمر لسنوات طويلة .

الإشعاعات الذرية :
مصادر الإشعاع الذري :
الإشعاع الذري الطبيعي ويقصد به الأشعة الكونية الواردة من الفضاء الخارجي والعناصر المشعة الموجودة في القشرة الأرضية .
الإشعاع الذري المصنع ويقصد به الإشعاع الناتج من التفجيرات النووية ومفاعلات ومحطات الطاقة والمصادر الطبيعية والمنتجات الاستهلاكية التي تحتوي على مواد مشعة.
النيوترونات
أمثلة للحوادث النووية:
شملت الحوادث النووية كافة مجالات استخدام الطاقة النووية بشقيها المدني والعسكري .
المفاعلات النووية المدنية :
حادث جزيرة الأميال الثلاث في الولايات المتحدة / عام 1979 حيث تلوثت مناطق شاسعة بكميات قليلة من الإشعاع.
حادث تشر ونيل في أوكرانيا / عام 1986حيث تلوثت مناطق شاسعة بكميات كبيرة من الإشعاع

نقل الأسلحة النووية
سجلت الهيئات العالمية المعنية بالأمان النووي أربعة عشر حادث من حوادث النقل النووية جوا وبحرا ومن أشهر الحوادث :
حادث تصادم طائرتين بأسبانيا عام 1966 بين قاذفة قنابل وطائرة تموين تابعتين للأسطول الأمريكي أثناء عملية تموين بالوقود في الجو مما أدى إلى سقوط القنابل الهيدروجينية الأربع التي كانت تحملها القاذفة وأثناء السقوط لم تنفرج المظلات بقنبلتين الأمر الذي أدى إلى تشغيل الشحنة الاعتيادية لكل منها وانطلاق المادة الانشطارية عند اصطدامها بالأرض (لم يحدث انفجار نووي) وأدى الحادث إلى تلوث المنطقة.
حوادث الغواصات النووية
غواصة نووية قرب شاطئ برمودا عام 1986
غواصة نووية في النرويج عام 1989
غواصة روسية قرب السويد عام 2000
إجراءات الحماية النووية
أوصت المنظمات الدولية المعنية بأمور الحماية والأمان النووي بإنشاء لجان وطنية تضع النظم والقواعد التي تحكم جميع الممارسات التي تتضمن إشعاعات مؤينة أو مصادر مشعة وذلك بغية الاستفادة من فوائد الطاقة النووية وجوانبها الإيجابية في شتى المجالات مع خفض المخاطر الناجمة عنها إلى الحد المقبول وعليه يمكن التوصية بما يلي :
نشر الوعي بالمخاطر النووية ونشر ثقافة الأمان بين العاملين بالإشعاعات أو المواد المشعة على كافة المستويات .
توفير جميع المعدات والتجهيزات الفنية اللازمة للحماية والأمان .
توفير الخبرات البشرية الملمة بإجراءات الحماية والأمان .
تنفيذ جميع القياسات النووية الهادفة للتأكد من إجراءات الحماية المطلوبة .
وضع المعايير والمتطلبات الخاصة بجميع الممارسات التي تتضمن التعرض للإشعاع وتحديد المسئول .
وجود وتخطيط فعال في حالة حدوث طوارئ معروفة مسبقا للعاملين وذلك بوضع تصورات لحوادث مختلفة محتملة بناء على الخبرة المتوفرة .
وجوب وجود تنظيم إداري فعال داخل المنشأة المستخدمة للمصادر المشعة يحدد بأن تكون الشدة الإشعاعية دائما في المستويات المسموح بها وأن تكون المصادر المشعة مخزنة في أماكن آمنة ومحفوظة داخل دروعها الواقية في حالة عدم الاستعمال .
الخاتمه:-
بعض الناس يعتقد أن الطاقة النووية موجودة لتبقى وعلينا التعلم على كيفية معايشتها .
آخرين يقولون أن علينا التخلص منها أسلحة ومفاعلات لتجنب أضرارها كل منطق له مؤيديه ومعارضيه ويبقى على كل واحد منا أن يقرر ما هو العمل ويفكر كمواطن أرضي وليس كمواطن ينتمي لدولة معينة حيث أن الأضرار تتجاوز الأوطان .
المراجع:-
- محاظره القيت في المنتدى الثقافي في ابوظبي بتاريخ 7/4/2001 عن الطاقه النووية
http://www.geocities.com/mazen_alhalabi/nuclear.htm

الخلايا الكهروضوئيه

المقدمة:

الظاهرة الكهروضوئية هي احدى الظواهر العديدة التي يمكن منها انبعاث الكترونات من سطح مادة، فمن هذه الظواهر الإنبعاث الحراري والانبعاث الثانوي ، والانبعاث الكهربائي ، والانبعاث الكهروضوئي. وسوف نتناول في هذا التقرير بشكل تفصيلي عن الظاهرة الكهروضوئية.

العرض:

الظاهرة الكهروضوئية : تحدث عند سقوط اشعاع كهرومغناطيسي على سطح معدن ، فينتج عنه تحرير الكترونات من سطح المعدن ، ولتفسير ما يحدث هو ان جزء من طاقة الشعاع الكهرومغناطيسي يمتصها الإلكترون المرتبط بالمعدن يتحرر منه ويكتسب طاقة حركة. وهذه العملية تعتمد على العديد من المتغيرات وهي :
تردد الشعاع الكهرومغناطيسي ، شدة الشعاع الكهرومغناطيسي ، التيار الفوتوضوئي، طاقة حركة الألكترون المتحرر من سطح المعدن ، نوع المعدن .
يعود اكتشاف الأثر الكهروضوئية الى القرن الماضي الميلادي عندما قام العالم بكيرل في عام 1839 بدراسة تأثير الضوء على بعض المعادن والمحاليل وخصائص التيار الكهربائي الناتج عنها.
وأدخل العالمان آدم وسميث مفهوم الناقلية الكهربائية الضوئية لأول مرة عام 1877 وتم تركيب أول خلية شمسية من مادة السيلينيوم من قبل العالم فريتز عام 1883 حيث توقع لها ان تساهم في انتاج الكهرباء مستقبلاً.
ومن جهة أخرى فقد ساعد تطوير نظريات ميكانيكا الكم على تفسير الكثير من الظواهر الفيزيائية ، وخاصة المرتبطة بالكهرباء الضوئية في فترة الثلاثينات و الأربعينات من القرن الحالي.
أما الفترة الهامة للخلايا الكهروضوئية فقد حدثت في عقدي السبعينات وخاصة بعد تطور علوم التركيب المجهرية الدقيقة لأشباه الموصلات ، وقد اعتبرت الخلايا الكهروضوئية حينئذ بأنها احدى الطرق العلمية الطموحة لتوليد الكهرباء في المصادر المتجددة الطاقة.
وقد ساعد ازدياد الطلب على استخدام مجمعات الخلايا الكهروضوئية الى انخفاض تكلفة انتاجها نسبياً ، مما يساعد على التوسع في انتاج هذا النوع من الطاقة والذي يؤدي بدوره الى خفض التلوث البيئي ، وقد بدأت نظم الخلايا الكهروضوئية تنتشر تدريجياً في تطبيقات الانارة والاتصالات وضخ المياه وغيرها.

*العناصر الكهروضوئية:

قبل ان نتعرف على العناصر الكهروضوئية لابد لنا ان نعرف ماهو الضوء ؟ فمن حيث المبدأ يعتبر الضوء شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي يرى بالعين المجردة وهو لا يختلف عن بقية أصناف الإشعاعات الكهرومغناطيسية مثل الأشعة الكونية و أشعة جاما و أشعة اكس والترددات الراديوية إلا من حيث قيمة التردد ويمتد التردد الضوئي من 300GHz الى 300 مليون GHz (غيغا هيرتز) يبدا من الأشعة تحت الحمراء وينتهي بالأشعة فوق البنفسجية ، أما الضوء الذي تراه العين البشرية ، ويقصد هنا ضوء الشمس و مكون من عدة ألوان ( أحمر – برتقالي – أصفر – أخضر – سماوي – أزرق – بنفسجي) يقع مجال تردده ما بين حوالي 400GHz الى ما يقارب 750 GHz .
و للضوء خاصية مزدوجة فهو ينتشر في الفضاء كالأمواج الراديوية و يسلك كما لو كان مكوناً من العديد من الجسيمات الدقيقة.

المقاومة الكهروضوئية:

تعتبر واحدة من اقدم العناصر الكهروضوئية ، وهذه المقاومة تتناقص قيمتها بازدياد شدة الضوء الساقط عليها ، وتصنع المقاومة الكهروضوئية من مواد حساسة للضوء مثل سلفيد الكاديوم (Cds) أو سليتد الكاديوم (Cdse) ، بالرغم من ان مواد أخرى مثل سلفيد الرصاص قد استخدمت. كما يمكن لهذه المواد ان تطعم بمواد اخرى كالنحاس أو الكلور وذلك لتحسين عمل المقاومة الكهروضوئية ، وذلك لضبط الطريقة الصحيحة التي تتغير بها قيمة المقاومة وفقاً لشدة الضوء.
ان معظم المقاومات الكهروضوئية تستطيع ان تتحمل فولت يتراوح بينV 100 وV 200 و 300 فولت ، ولكن استهلاك الواط (W) القدرة العظمى لهذه العناصر يترواح بين 30 ملي واط و 300 ملي واط.

*تطبيقات المقاومة الكهروضوئية:

تطبق في مجال الالكترونيات فعلى سبيل المثال تستعمل غالبا في أجهزة الإنذار وفاتح الأبواب الآلية حيث يتطلب الأمر الاحساس بوجود ضوء أو غيابه. ومع تطور العلوم الالكترونية تم تصنيع عنصر كهروضوئي من مادة السيليكون تشبه من حيث التركيب الترانزيستور.


*استخداماته:

يستخدم في اجهزة الانذار ، فاتح الأبواب الآلي ، دوائر اغلاق الستائر عند غياب الشمس او العكس ، ودوائر اخرى يتطلب عملها الاحساس بالضوء. كما أنه يستخدم في اجهزة التلفزيون كوحدة استقبال لجهاز التحكم. ويمتاز الترانزيستور بامكانية عمله مع الضوء الغير مرئي مثل الأشعة تحت الحمراء ، حيث يمكن استخدامه ي أجهزة انذار ضد اللصوص.

الخاتمة:

من خلال العرض لموضوع الظاهرة الضوئية يتبين لنا بانها تحدث عند سقوط اشعاع كهرومغناطيسي على سطح معدن ، وتكمن أهمية اكتشاف وتطوير الخلايا الكهروضوئية قد ساعد في توليد الطاقة الكهربائية من اشعة الشمس ، والتي تعتبر من الطاقات النظيفة التي لا تسبب تلوث بيئي ، كما تم الاستفادة من هذه الطاقة في مجالات تكنولوجية دقيقة و عديدة ، وفي اغراض متعددة.

المصادر والمراجع:

• كتاب الفيزياء الكلاسيكية و الحديثة لـ " كنث وفورد "
• محاضرة بعنوان " الظاهرة الكهروضوئية " د / حازم كثيم ( كلية علوم جامعة المنصورة )

* المواقع الالكترونية :

• www.elm404.com
• www.ph4st.com

ميكـــانيـــكا الصــــــوت


يمكن تعريف الصوت بأنه سلسلة من التضاغطات والتخلخلات التي تنتقل في الوسط المادي إلى أن تصل إلى طبلة الأذن فتسبب حركتها وبالتالي تؤدي إلى الإحساس بالسمع .

وإذا أردنا أن نفصل أكثر في ميكانيكا الصوت فإنه يمكن أن نقول أنه عندما يصدر الصوت من الجسم المهتز فإنه يسبب ازدياد ونقصان للضغط في تلك المنطقة عن الضغط الجوي الطبيعي . وعندما يزداد الضغط بسبب الصوت تسمى هذه الحالة تضاغطات وعندما يقل الضغط تسمى هذه الحالة تخلخلات ، هذه التضاغطات والتخلخلات تنتقل عبر الوسط الناقل إلى أن تصل إلى طبلة الأذن .

ومن المناسب أيضاً أن نتحدث عن إزاحات جزيئات الهواء تحت تأثير الموجة الصوتية بدلاً من الحديث عن الضغط فيها . حيث أن جزيئات الوسط تتحرك ذهاباً وإياباً بنفس الطريقة التي يتحرك يها مصدر الصوت ذهاباً وإياباً. ويلاحظ في هذه الحالة أن الحركة الإهتزازية لجزيئات الوسط هي في نفس اتجاه انتشار الموجة الصوتية ، لذلك فإن هذه الأمواج هي أمواج طولية .

ويمكن القول أن هناك شرطان أساسيان لحدوث الصوت واتقاله هما :

1 - وجود جسم مهتز يصدر الموجات التضاغطية .

2 - وجود وسط مادي لنقل الصوت .






سرعـــة الصـــوت



الصوت عبارة عن أمواج طولية تنتقل عبر الوسط المادي ، ولكي نحدد سرعة الصوت أو الموجة الطولية في الوسط لابد أن نتعرف على أهم العوامل لتحديد سرعة الصوت وهو عامل الحجم (K ).

ويعرف عامل الحجم بأنه النسبة بين الإجهاد والإنفعال .

والآن يمكننا أن نحدد سرعة الصوت من العلاقة التالية :

v = (K /d )-½

حيث d كثافة الوسط ............ K عامل الحجم ...............v سرعة الصوت

إذاً من العلاقة السابقة يتبين لنا أنه بازدياد عامل الحجم K تزداد سرعة الصوت في الوسط . ومن المفيد أن نعرض بعض السرعات للصوت في أوساط مختلفة للتوضيح :

سرعة الصوت ( م. ث-1 )
الكثافة ( كجم . م-3 )
الوسط

344
1.20
الهواء

1284
0.0899
الهيدروجين ( عند الصفر المئوي )

1207
790
الكحول

1295
870
البنزين

1498
998
الماء النقي

5000
2700
الألومنيوم

5120
7900
الحديد

1570
1056
الدم (عند 37 درجة مئوية)



الرنيــــــــــــــن



عندما تؤثر سلسلة من الدفعات على جسم قادر على الإهتزاز بحيث أن تردد هذه الدفعات يساوي أحد الترددات الطبيعية للجسم فإن الجسم يهتز بسعة كبيرة نسبياً . نسمي هذه الظاهرة بظاهرة الرنين ، ويقال بأن الجسم في حالة رنين مع الدفعات المطبقة .

وكمثال شائع على حادثة الرنين الميكانيكي نذكر حادثة الارجوحة ، فالارجوحة هي عبارة عن بندول بسيط لها تردد طبيعي وحيد يتعلق بطولها . فإذا أعطينا الأرجوحة سلسلة من الدفعات بتردد يساوي تردد الارجوحة فإنه يمكن جعل سعة الإهتزازة كبيرة لدرجة كافية .

وكذلك يمكن توضيح ظاهرة الرنين بواسطة اتخدام الأمواج الطولية التي تتولد في الهواء بسبب اهتزاز شوكة رنانة ، فإذا وضعنا شوكتين رنانتين متماثلتين تماماً بعيدتين بعض الشيء عن بعضهما وضربنا الشوكة الأولى فسنجد أن الشوكة الثانية سوف تتجاوب مع الشوكة الأولى وتبدأ في الإهتزاز بشكل مماثل وسنسمع صوت الشوكة الثانية حتى بعد إيقاف الرنانة الأولى عن الإهتزاز .

لغة الالوان

بعض الألوان تؤمن الإحساس بالراحة في المنزل , وبعضها يجعل المساحة تبدو أوسع , أما البعض الآخر فيضفي لمسة من الدفء على اكثر الأماكن برودة . وللاستفادة من خصائص ومزايا الألوان على منازلنا , علينا أن نبدأ بفهم لغتها وإتقان مفاهيمها .
إذا كانت الألوان تؤثر ف حالتنا النفسية فتبعث فينا النشاط أو الهدوء . وتدفعنا إلى الاسترخاء أو العمل , فان لها أيضا تأثيرا في حالتنا الجسدية إذ يمكن لاحادية اللون في المكان أن تسبب تعبا في البصر , أما الألوان الدافئة ( احمر , برتقالي , اصفر ) فتساعد على ارتفاع ضغط الدم فيما تمتع الألوان الباردة ( اخضر , ازرق , اسود ) بمفعول عكسي
من هنا , كان من الأهمية أن نختار بدقة الألوان الطاغية على الأماكن التي نقضي فيها قسما كبيرا من حياتنا , وتقول الأخصائية في تحديد علاقتنا بالألوان : (( لا يكفي أن تحب لونا معينا لتعيش بتوا زن معه و فالألوان عبارة عن موجات مهر ومغناطيسية تتمتع بتأثيرات مختلفة في رؤيتنا لمحيطنا )) .
وهي تعتبر إن الألوان الدافئة التي تتميز بموجات طويلة تنشط حالتنا النفسية بينما تتميز الألوان الباردة بموجاتها القصيرة بتجميدها
وتجد إن الألوان الفتحة تبعث الراحة في النفوس اكثر من الألوان الداكنة , أما الألوان القوية فتكون غالبا منشطة فيما تساعد الألوان الهادئة على الاسترخاء , لنحسن تنسيق ألوان منازلنا وأماكن عملنا تنصح الأخصائية في الألوان بالتعرف على مزايا هذه الألوان
الأبيض
هو رمز الهدوء والنقاء , يناسب جميع الغرف لكنه يترك مسحة من البرودة إذا كان نقيا جدا أو إذا استعمل كلون موحد ولتجنب ذلك يمكن أن نستعمل ((الأبيض الملون )) كما يسمونه في الهند حيث يميزون بين أربع درجات منه : ابيض الغيوم المائل إلى الأزرق , ابيض الزبد المائل إلى الأخضر ,, ابيض القمر المائل إلى الأصفر وابيض اللؤلؤ المائل إلى الزهري
البرتقالي
هو لون دافئ ومشرق . شبيه بخصائص اللون الأحمر , يفتح الشهية ولذلك ينصح باستعماله كلون طاغ في المطبخ أو بلمسات بسيطة في غرفة الطعام .
الأصفر
هو اقرب الألوان إلى الضوء يجمع بين الدفء والمرح , ينشط الذهن ويساعد على التركيز يتميز بكونه لونا مثاليا للمكاتب ولكن من الأفضل الابتعاد عنه في غرف النوم حيث يؤثر بالشكل السلبي في الأشخاص الذين يعانون من الأرق . الأصفر النقي والمشرق ( بلون الليمون ) افضل من الأصفر الهادئ الذي يضفي على المكان مسحة من

الأحمر
يتميز بكونه منشطا ومنبها , يلفت الانتباه ويفتح الشهية . ولذلك ينصح باستعماله في المطبخ . على أن يتم تجنبه في غرف النوم , خاصة بالنسبة للأشخاص الذين يعانون من الأرق , يضفي اللون الأحمر مسحة من التفاؤل في هذا المكان .

الأزرق
هو افضل الألوان التي توحي بالهدوء والاسترخاء يتمتع بمفعول معاكس للون الأحمر ولذلك ينصح باستعماله في غرف النوم وفي الحمامات حيث يضفي جوا من النظافة , يتميز الأزرق بغناه بالمتدرجات انطلاقا من الفيروزي مرورا بالأزرق البنفسجي وصولا إلى الكحلي , ولكن من الأفضل تجنب ازرق الداكن جدا فهو لون بارد يضفي ثقلا على المكان .
الأخضر
يتميز الأخضر بكونه لونا مهدئا ومضادا للتوتر يضفي على الجو مسحة من السكون والطمأنينة تذكرنا بأجواء الطبيعة , يناسب جدا غرف الأطفال , خاصة بتدرجاته الفاتحة والمائلة إلى الأزرق .
وغيرها من الألوان التي يصعب علينا حصرها في هذا النطاق

المصدر:-
zelda twilight princess legend phantom at zelga.com

قياس الصوت

. يستخدم العلماء وحدة تسمى الديسيبل لقياس مستوى شدة الصوت. والنبرة ذات التردد 3,000 هرتز وذات مستوى الشدة صفر ديسيبل، هي فاصل عتبة السمع، أي أضعف صوت تستطيع الأذن البشرية الطبيعية أن تسمعه. ومستوى شدة الصوت الذي قيمته 140 ديسيبلا هو مؤشر عتبة الألم. ولا تحدث الأصوات ذات 140 ديسيبلا، أو أكثر، إحساسًا بالسمع في الأذن، وإنما تحدث إحساسًا بالألم. ويبلغ الهمس نحو 20 ديسيبلا، والمحادثة العادية نحو 60 ديسيبلا. أما موسيقى الرقص الصاخبة، فقد تعطي نحو 120 ديسيبلا. انظر: الديسيبل.
وهنالك وحدة، تسمى الفون، كثيرًا ما تستخدم لقياس مستوى ارتفاع النبرات. ويساوي مستوى الارتفاع بوحدة الفون لأي نبرة مستوى الشدة بالديسيبل لنبرة ذات تردد 1,000 هرتز تبدو في مثل ارتفاعها. فارتفاع النبرة التي شدتها 20 ديسيبلا وترددها 1,000 هرتز، على سبيل المثال، هو 20 فونًا. وأي نبرة أخرى تبدو بنفس الارتفاع، بغض النظر عن ترددها وشدتها، ستعطي مستوى الارتفاع 20 فونًا. فالنبرة التي شدتها 80 ديسيبلا وترددها 20 هرتزًا مثلاً سيكون مستوى ارتفاعها 20 فونًا إذا بدت في مثل ارتفاع النبرة التي شدتها 20 ديسيبلا وترددها 1,000 هرتز.
التحكم في الصوت. يُعنى علم الصوتيات بالصوت وتأثيراته على الناس. وعلم الصوتيات البيئي أحد فروع علم الصوتيات الذي يهتم بالتحكم في التلوث الضجيجي.
ونتعرض باستمرار لسماع الضجيج من عديد من المصادر، مثل الطائرات ومواقع البناء والصناعات والسيارات والأجهزة المنزلية. والأفراد الذين يتعرضون للضجيج المرتفع لفترات طويلة قد يعانون من فقدان السمع المؤقت أو الدائم. كما أن الأصوات المرتفعة قصيرة المدى، مثل صوت طلقة البندقية أو فرقعة الألعاب النارية، يمكن أن تضر بالأذن. والضجيج المتواصل، حتى ولو لم يكن صاخبًا، يمكن أن يسبب الإرهاق والصداع وفقدان السمع والتوتر والغثيان.
ويمكن التحكم في تلوث الضجيج بعدة طرق. فقد طور مهندسو الصوتيات طرقًا لتقليل الضجيج الصادر عن كثير من الأجهزة. فكاتمات الصوت، على سبيل المثال، تجعل محركات السيارات أهدأ. وفي المباني يمكن استخدام الجدران السميكة الثقيلة، والأبواب والنوافذ محكمة الإغلاق، وطرق مختلفة أخرى، لمنع تسرب الضجيج إلى الداخل. انظر: العزل. أما عمال المصانع والأفراد الآخرون الذين يتعرضون لضجيج مكثف، فيجب أن يضعوا على آذانهم نوعًا من أجهزة حماية الأذن لمنع فقدان السمع.
ويُعنى علم الصوتيات كذلك بتهيئة ظروف جيدة لإنتاج الحديث والموسيقى وسماعهما في قاعات الاجتماعات وصالات الموسيقى وماشابهها. فعلى سبيل المثال، يسعى مهندسو الصوتيات للتحكم في ارتداد الصدى، وهو انعكاسات الصوت، إلى الخلف وإلى الأمام، من السقف والجدران والأرضية والسطوح الأخرى في القاعة أو الصالة. وبعض ارتداد الصدى ضروري لإنتاج أصوات سارة، ولكن كثرة ارتداد الصدى الزائد يمكن أن يشوش الحديث أو الموسيقى. ويستخدم المهندسون الأشياء الماصّة للصوت، مثل البلاط الخاص بالصوتيات والسجاد والستائر والأثاث الداخلي المبطن، من أجل التحكم في ارتداد الصدى. انظر: الصوتيات، علم.
استخدام الصوت. للصوت استخدامات كثيرة في العلم وفي الصناعة. فكثيرًا ما يستخدم الجيوفيزيائيون الصوت في التنقيب عن المعادن والنفط. ومن ذلك أنَّهم يجرون تفجيرًا صغيرًا على سطح الأرض، أو تحت سطحها بقليل، فترتدّ موجات الصوت الناتجة من طبقات الصخور تحت الأرض. وتدلُّ طبيعة الصدى والفترة الزمنية التي تستغرقها الموجات لبلوغ السطح على نوع وسمك الطبقة الصخرية الموجودة. وبهذه الكيفية يستطيع الجيوفيزيائيون تحديد موقع التشكيلات الصخرية التي يحتمل أن تكون غنية بالمعادن أو النفط. وهنالك جهاز، اسمه السونار يستخدم موجات الصوت للكشف عن الأجسام الموجودة تحت الماء. انظر: السونار. وتستطيع السفن الحربية تحديد موقع غواصات العدو باستخدام السونار، كما تستخدمه قوارب صيد الأسماك للكشف عن تجمعات الأسماك.
يسمى الصوت الذي يكون تردده أعلى من مدى السمع البشري الموجات فوق الصوتية، ويستخدم لتنظيف الساعات والأجهزة الدقيقة الأخرى، ولاختبار المعادن واللدائن ومواد أخرى في المصانع، ولتشخيص أورام الدماغ وأمراض الكبد والكشف عن الحصوات في الحويصلة الصفراوية والكلى وأمراض أخرى. كما أن الموجات فوق الصوتية تهيئ وسيلة مأمونة نسبيًا للوقوف على نمو الجنين في بطن أمه. انظر: الموجات فوق الصوتية.
وقد طوّر العلماء والمهندسون عدة أجهزة لتسجيل وإعادة إنتاج الصوت. وتشمل هذه الأجهزة الميكروفون والسماعة (مكبر الصوت) والمضخِّم. ويحول الميكروفون موجات الصوت إلى إشارات كهربائية تقابل نمط هذه الموجات. وتحول السماعة الإشارات الكهربائية، مثل تلك التي ينتجها الميكروفون، مرة أخرى إلى صوت. أما المضخِّم، فيستخدم في معظم نظم إعادة إنتاج الصوت لتقوية الإشارات الكهربائية وتمكينها من تشغيل السماعة. كل نظم الخطاب العام والمذياع والفونوغراف والمسجل الصوتي والتلفاز بها على الأقل مضخم واحد. انظر: الميكروفون؛ مكبر الصوت؛ الإلكترونيات.
وعند تسجيل الموسيقى، يقوم المهندسون أحيانًا بإعداد تسجيلين أو أكثر من ميكروفونات موضوعة في عدة أماكن حول المصدر. فإذا شُغِّلت هذه التسجيلات معًا بطريقة صحيحة، لإعادة إنتاج الصوت، فإنها تعطي صوتًا مجسَّمًا. وللصوت المجسم خصائص العمق والاتجاه التي للأصل. ولإعادة إصدار الصوت المجسم، عند الاستماع، يلزم أن يكون للجهاز مضخم وسمّاعة لكل تسجيل على حدة. انظر: النظام البالغ الدقة
التطورات الحديثة. تأسس جزء كبير من علم الصَّوتيات الحديث على مبادئ الصوت الموجودة في كتاب نظرية الصوت الذي ألفه الفيزيائي البريطاني البارون رايلي في عام 1878م. ورغم أن الكثير من خصائص الصوت معروفة منذ ذلك الوقت الطويل، إلا أن علم الصَّوتيات استمر يتوسع في مناطق جديدة. وفي الأربعينيات من القرن العشرين، وضح جورج فون بيكيسي، وهو فيزيائي أمريكي، كيف تميِّز الأذن بين الأصوات. وفي الستينيات من القرن العشرين توسع علم الصَّوتيات سريعًا استجابة للاهتمام المتزايد بتأثيرات التلوث الضجيجي الفيزيائية والنفسية الضارة.
وشملت بحوث علم الصَّوتيات في سبعينيات القرن العشرين، دراسة الاستخدامات الجديدة للموجات فوق الصوتية وتطوير معدات فوق سمعية أفضل. وخلال أوائل الثمانينيات، شمل البحث أجهزة أفضل لإعادة إنتاج الصوت وتطوير الحواسيب التي تستطيع أن تفهمه وتعيد إنتاجه. كما درس مهندسو علم الصَّوتيات الاستخدامات الممكنة للموجات تحت الصوتية، أي الصوت الذي يكون تردده أقل من مدى السماع البشري.

قانون الانعكاس

في علم الفيزياء، توجد ظاهرة حركة الموجات وفيها ترتد الموجة من السطح بعد السقوط عليه. عندما تنتقل الطاقة- مثل الضوء أو الصوت - من وسط إلى وسط آخر، فإن جزءا من الطاقة يمر عادة بينما ينعكس جزء آخر.
وهناك نوعان من الانعكاس أحدهما يعرف بالانعكاس المنتظم وفيه يرسم اتجاه جبهة الموجة المنعكسة بدقة عالية ويخضع للقانون التالي: تنتقل الأشعة الساقطة والأشعة المنعكسة في اتجاهات بحيث تصنع زوايا متساوية مع الخط الرأسي (خط عمودي على سطح الانعكاس عند نقطة السقوط) وتقع الأشعة في نفس المستوى مع الاتجاه الرأسي. وتسمى هذه الزوايا زاوية السقوط وزاوية الانعكاس. أما إذا كانت الأسطح خشنة، فإن الأشعة تنعكس في اتجاهات كثيرة وهذا الانعكاس يسمى الانتشار.
وفي القرن الخامس الهجري / الحادي عشر الميلادي توصل ابن الهيثم إلى أن الضوء شيء مادي؛ ومن أجل ذلك يرتد الضوء عن الأجسام الصقيلة إذا وقع عليها كما ترتد الكرة عن الجسم الصلب الذي تصطدم به. والذي يتفق للكرة المقذوفة عند اصطدامها بالسطح الصلب يتفق مثله للضوء إذا وقع على سطح صقيل.
ومع أن انعكاس الضوء عن السطح الصقيل كارتداد الكرة عن الجسم الصلب، فإن بينهما فارقا. فيقول ابن الهيثم في كتابه المناظر :"فإن الضوء ليس فيه قوة تحركه إلى جهة مخصوصة، بل أن خاصته أن يتحرك على الاستقامة في جميع الجهات التي يجد السبيل إليها، إذا كانت تلك الجهات ممتدة في جسم مشف. فإذا انعكس الضوء بما فيه من القوة المكتسبة، وصار على سمت الاستقامة التي أوجبها الانعكاس امتد على ذلك السمت. وليس فيه تحركه إلى غير ذلك السمت، إذ ليس من خاصته أن يطلب جهة مخصوصة".
ويضيف ابن الهيثم أن المفروض في السطح الذي لا ينفذ فيه الضوء أن يكون كثيفا؛ ولكن يكفي أن يكون صقيلا ولو كان رخوا أو ماء على أن يكون أملس.
كما يرى أن الأجسام الخشنة غير الصقيلة أو غير المالسة أو غير الملساء تكون كثيرة المسام وتكون أجزاء سطحها متفرقة غير متضامة: من أجل ذلك ينفذ قسم من الضوء في المسام حيث يضيع: ثم ينعكس القسم الآخر متفرقا مشتتا فلا يرى بوضوح.
وتذكر قوانين الانعكاس أن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس وأن الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والخط ا لعمودي للسطح جميعها تقع على نفس السطح. فإذا كان سطح الوسط الثاني أملس أو مصقولا فإنه قد يقوم بدور مرآة ويحدث صورة معكوسة. وإذا كانت المرآة مستوية، فإن صورة الشيء تبدو وكأنها موجودة خلف المرآة على مسافة تساوي المسافة بين هذا الشيء وبين سطح المرآة.
وإذا كان سطح الوسط الثاني غير أملس فإن الخطوط العمودية للسطح في نقاط عديدة تقع في اتجاهات عشوائية. وفي تلك الحالة فإن الأشعة التي قد تقع في نفس السطح عندما تبعث من نقطة المصدر تقع في أسطح عشوائية السقوط وبالتالي عشوائية الانعكاس وتتناثر فلا يمكن أن تكون صورة.
ويتحدد كم الضوء المنعكس على نسبة مؤشرات الانعكاس لكلا الوسطين. ويحتوي سطح السقوط على الشعاع الساقط والخط العمودي للسطح في نقطة السقوط. وزاوية السقوط في الانعكاس أو الانكسار هي الزاوية بين الشعاع الساقط في الانعكاس أو الانكسار وهذا الخط العمودي.
وفي القرن السابع عشر الميلادي وضع الرياضي الهولندي فيليبرود فون روين سنيل 999هـ-1591م / 1035 هـ-1626م. الصيغة الرياضية لقانون الانعكاس فذكر أن ناتج مؤشر الانكسار وجيب زاوية سقوط الشعاع على الوسط يساوي ناتج مؤشر الانعكاس وجيب زاوية الانكسار في الوسط المتتالي. كما أن شعاع السقوط وشعاع الانكسار والخط العمودي على حدود نقطة السقوط كلها تقع على نفس السطح.
وبوجه عام فإن مؤشر الانكسار لمادة شفافة أكثر كثافة يكون أعلى من الانكسار في مادة أخرى أقل كثافة، ويعني ذلك أن سرعة الضوء تقل كلما كانت المادة أشد كثافة. فإذا تم انكسار الشعاع على نحو مائل فإن الشعاع الذي يدخل وسطا له مؤشر انكسار أكبر ينثني نحو الخط العمودي، والشعاع الذي يدخل وسطا له مؤشر انكسار أقل ينحرف عن الخط العمودي. والأشعة التي تسقط عبر الخط العمودي تقوم بالانعكاس والانكسار نحو هذا الخط العمودي. وعند القيام بالحسابات فإن المسار الضوئي -الذي يعرف بأنه ناتج المسافة التي يسري فيها الشعاع في وسط ما والمؤشر الانكساري لهذا الوسط- يعد عاملا في غاية الأهمية. ومن خلال الملاحظة في وسط أقل كثافة كالهواء مثلا، نجد أن الشيء في الوسط الأكبر كثافة يبدو أكثر قربا إلى الحد مما يكون في الواقع. ومن الأمثلة الشهيرة في هذا الصدد ما يضرب لشيء تحت الماء وتتم ملاحظته من خارج الماء.

الضوء

خطوط متوازية للضوء والظل

شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي يشبه الحرارة المشعة وموجات الراديو وأشعة إكس. ويتكون الضوء من ذبذبات سريعة لحقل كهرومغناطيسي في مجموعة معينة من الترددات يمكن للعين الآدمية أن تتبعها.
وينبعث الضوء من مصدر ما في خطوط مستقيمة وينتشر في مناطق أوسع فأوسع كلما تحرك، ويضعف الضوء كلما بعد عن هذا المصدر بمسافة. وعندما يصطدم الضوء بشيء ذي سطح خشن، فإما أن يتم امتصاصه أو أن يتفرق في كل الاتجاهات. ويتم امتصاص بعض الترددات أكثر من بعضها الآخر، وهذا الأمر يمنح للأشياء ألوانها الخاصة بها. وتفرق الأسطح البيضاء ضوء كل أطوال الموجات بالتساوي، بينما تمتص الأسطح السوداء الضوء كله. ومن ناحية أخرى، يتطلب الانعكاس سطحا مصقولا بدرجة كبيرة مثل ذلك المستخدم في المرآة.
ولقد كان تحديد طبيعة الضوء من مشاكل علم الفيزياء الرئيسية، وحتى القرن الخامس الهجري / الحادي عشر الميلادي لم يكن هناك تفسير دقيق لطبيعته. أما أول محاولة علمية لتفسيره فكانت محاولة ابن الهيثم في كتابه المناظر الذي ذكر في تعريفه: "حرارة نارية تنبعث من الأجسام المضيئة بذاتها كالشمس والنار". فالضوء عند ابن الهيثم جسم مادي لطيف، وهو يتألف من أشعة لها أطوال وعروض؛ وكل شعاع - مهما صغر - فإن له عرضا. ثم إن ما يسميه ابن الهيثم بالشعاع هو "حبال النور المنبعثة من الأجسام ذوات الأضواء الذاتية فحسب".
والضوء -في رأيه- نوعان: نوع ذاتي يصدر عن الأجسام المضيئة بنفسها كالشمس والنار، ونوع عرضي يصدر من الأجسام التي تعكس ضوء غيرها كالقمر والمرآة وسائر الأجسام التي تعكس الضوء. وحينما يصدر الضوء عن الأجسام بكلتي نوعيهما، فإنه ينبعث من جميع النقاط على سطوح تلك الأجسام ثم يمتد على أشكال خطوط مستقيمة. وتلك طبيعة ثابتة للضوء؛ وبرهان ذلك ضوء الشمس في غبار الغرفة، فإننا نرى أشعة الشمس النافذة إلى غرفة قليلة النور وفيها غبار ثائر تتجه اتجاها مستقيما.
ويشرح ابن الهيثم إضاءة القمر فيقول "إن جرم القمر لا ضوء له وأن ضوءه المشرق على الأرض إنما هو شعاع الشمس أشرق عليه انعكس من سطحه إلى الأرض". وهو يورد براهين هندسية سليمة يثبت فيها أن إ شراق الضوء من القمر على الأرض ليس عن طريق الانعكاس فحسب وإنما عن طريق إشراق الأضواء العرضية من سطوح الأجسام الكثيفة المستضيئة من الأجسام المضيئة بذاتها.
ويرى ابن الهيثم أنه إذا صدر الضوء عن جسم مضيء بذاته أو مضاء بنور واقع عليه، فإنه يقع على جميع الأجسام المقابلة لذلك الجسم. والأضواء الصادرة عن الأجسام تختلف قوة وضعفا: فالأضواء الذاتية أقوى من الأضواء العرضية؛ والأضواء العرضية الثواني المنعكسة عن سطح وقع عليه ضوء ذاتي، أقوى من الأضواء العرضية الثوالث المنعكسة على سطح وقع عليه ضوء عرضي.
وهو يشير إلى أن الضوء لا ينفذ في الأجسام الكثيفة وينفذ في الأجسام الشفيفة . والجسم الشفيف يقبل الصور التي ترد عليه مع الضوء قبول تأدية، إذ يستطيع نقلها من مكان إلى آخر؛ لا قبول استحالة، أي لا يستحيل بها لا يتبدل بسببها من حال إلى حال.
ولقد ظلت نظرية ابن الهيثم هي السائدة طوال قرون ثلاث، ثم جاء عالم الرياضيات والفيزيائي الإنجليزي إسحاق نيوتن فوصف الضوء بأنه انبعاث جسيمات، بينما طور الفلكي والرياضي والفيزيائي الهولندي كريستيان هويجنز النظرية التي مؤداها أن الضوء ينتقل بحركة الموجات.
وتكمل هاتان النظريتان كل منهما الآخر، كما أن تطوير نظرية الكم أدى إلى نتائج مؤداها أنه في بعض التجارب يكون الضوء كأنه سلسلة من الجسيمات بينما يكون في تجارب أخرى كأنه موجة. وفي تلك التجارب التي يسير فيها الضوء بحركة الموجات، تتذبذب الموجة عند الزوايا اليمنى باتجاه سير الضوء، ومن ثم يمكن استقطاب الضوء في سطحين عموديين متبادلين.
هذا وللضوء تأثير هام على العديد من المواد الكيميائية. فعلى سبيل المثال، تستخدم النباتات ضوء الشمس لإجراء عملية التركيب الضوئي كما أن تعرض مواد كيميائية معينة محتوية على فضة للضوء يجعلها تتحول إلى اللون الأسود كما هو الحال أثناء عملية التصوير.

http://rowad.al-islam.com/rowad/?act...oot=1&from=doc

الطاقة في التفاعلات الكيميائية

فوائد الماء الممغنط
لقد اثبتت الكثير من الأبحاث و التجارب التي أجريت في عدة مراكز علمية متخصصة في مختلف دول العالم ، بأن أحد الأسباب الرئيسة المسببة للعديد من المشاكل التي تعاني منها البشرية الآن مرتبط ارتباطا وثيقا بالتغيرات التي تحدث علي مستوي المجالات المغناطيسية لكوكب الأرض. هذه التغييرات هي التي يمكن أن تفسر بوضوح لماذا صار الناس في مختلف الدول يعانون من التهابات مزمنة تكاد أن تصل الي مستوي الأمراض الوبائية، كنتيجة مباشرة للنشاطات الحياتية المدمرة للبيئة التي تقوم بها البشرية كافة و بدون استثناء ، مما أدي الي حدوث خللا رهيبا في التوازن البيئي ، تجلت ظواهره في شكل كوارث كونية كظاهرة الاحتباس الحراري، و بسبب هذه النشاطات التي لم تأخذ منذ بداياتها قوانيين التوازن البيئي ، فقدت الأرض أكثر من 50% من قوتها المغناطيسية في الألف سنة المنصرمة فقط. و من المثبت علميا أن الطاقة المغناطيسية تلعب دورا محوريا في تنظيم كل أشكال الحياة علي سطح الكرة الأرضية. حيث أنها تشكل درعا واقيا للحيلولة دون وصول الشعة الكونية المهلكة مثل أشعة جاما و الأشعة السينية، كما و انها تلعب دورا مهما للغاية في تنظيم الوظائف الحيوية لجميع الكائنات الحية.
و من بين أحد الأسباب الرئيسة التي تساعد في انتشار المشاكل الصحية التي نعاني منها اليوم هو شكل الحياة المعاصرة التي نعيشها هي التي تعزلنا من الاستفادة من التأثير الايجابي للمجال المغناطيسي لللأرض. فنحن نعيش في بيوت من الاسمنت مبطنة بالحديد و الصلب، و هذه المواد تعتبر بمثابة مواد عازلة تمنع أجسامنا من أمتصاص الطاقة المغناطيسية القادمة من الفضاء ، و اللازمة لتنظيم العمليات البيوكيميئية و الفزيولوجية في داخلها. و الذي يعقد المسألة أكثر هو أننا صرنا نتعامل بشكل يومي مع أجهزة الراديو ، و التلفاز، و الكمبيوتر، و الموبايل ... الخ و المعروف بأن هذه الأجهزة تصدر مجالات مغناطيسية غير طبيعية يشتبه في أن لها علاقة مباشرة ببعض المشاكل الصحية مثل الصداع ،و الأرهاق،وضعف البصر، سوء الهضم، الآلم الجسم المختلفة ..... الخ.
و لقد أثبتت التجارب التي أجريت في اليابان في الخمسينيات من القرن الماضي بأن وجود الانسان لفترات طويلة بمعزل عن التأثير المباشر للقوي المغناطيسية الطبيعية يؤدي الي حدوث خلل في الاتزان البيولوجي للجسم البشري، و المتمثل في فقدان الحيوية و النشاط ، و آلام و أوجاع متفرقة في انحاء الجسم، بالاضافة الي صداع متقطع ، و احساس بالدوخة ، وهذه الأعراض تجعلنا عرضه ، و فريسة سهلة للعديد من الأمراض ، و التي يمكن لبعضها أن يكون فتاكا.
من كل ما ذكر نستطيع أن نفهم لماذا تعتبر الطاقة المغناطيسية الطبيعية عاملا اساسيا و حيويا لا يمكن للحياة علي سطح الكرة الأرضية أن تستقيم بدونه؟
المغناطيس الحيوي في داخل جسم الانسان.
كما هو معروف بأن الجسم البشري يتكون من ترليونات الخلايا ، و التي تكون لاحقا انسجة الجسم المختلفة و الدم. هذه الخلايا تعمل بشكل دقيق و محكم . و يعتمد نشاط هذه الخلايا أو خمولها علي الطاقة المغناطيسية ، حيث أن كل خلية من خلايا الجسم هي عبارة عن مولد مغناطيسي صغير. و يقوم الجسم بارسال نبضات من الطاقة الكهرومغناطيسية من المخ عن طريق الجهاز العصبي للخلايا حتي تقوم بأداء وظائفها علي حسب حوجة الجسم. و هذه العمليات البيولوجية المعقدة تتم بسرعة متناهية، تساعد الجسم حتي يعالج نفسه بنفسه دون أن يصل الي مرحلة المرض ، حيث أن شحنات الجسم تكون في حالة تعادل، و هذا النوع من الاتزان البيولوجي الداخلي يطلق عليه أسم المغناطيس الحيوي.
و يري العديد من العلماء بأن توظيف علوم المغناطيس في المجالات الصحية و الطبية المختلفة سوف يكون له قصب السبق في المستقبل المنظور ، لانه مستوحي من الطبيعة البكر ، و هو ما يطلق عليه الآن إسم "صديق البيئة" ، الذي ليست له أي أعراض جانبية بالمقارنة مع الأدوية الكيميائية و المواد الصناعية السامة التي نستخدمها بصورة يومية. و قد أثبتت آخر الأبحاث الطبية بأن تعرض الجسم للمجالات المغناطيسية ، تستطيع أن تؤثر طاقتها علي كل خلية من خلايا الجسم بسبب مقدرتها علي النفاذ العالية الي داخله. و هذا ما يفسر التأثير الملحوظ للمجالات المغناطيسية في معالجة الجروح ، حيث ثبت أنها تقلل من التليف ، و التثقيب في الجروح المختلفة المنشأ. كما و ثبت أيضا بأن التعرض للمجالات المغناطيسية يقلل من الإحساس بآلام لحالات مرضية معينة مثل آلام الاسنان ، و تصلبات المفاصل و آلامها ، بالاضافة الي المساعدة في علاج حالات الاكزيما و الربو. و لوحظ بأن قوة المجال المغناطيسي تتناسب طرديا مع نوع العمليات الحيوية التي تتم في داخل الخلايا و نوع الانسجة التي تتعرض للمجالات المغناطيسية.
التقنيات المغناطيسية تساعد في ايجاد حلول لمشكلة نقص المياه و المشاكل المتعلقة بالزراعة.
لعل من بين أكثر المجالات الواعدة ، و التي يمكن لتقنيات المغناطيس أن تساعد في ايجاد الحلول لها هي مشكلة " نقص المياه" ، و التي تعتبر في الوقت الراهن ، إحدي أخطر المشكلات التي تواجه العالم بصفة عامة ، و العالم العربي بصفة خاصة ، و الذي يزيد المشكلة تعقيدا هو أن مشكلة المياه في استفحال بصورة مستمرة ، و لذلك لم يكن من قبيل الصدفة أن بدأ العلماء في دق نواقيس الخطر الي ان الحروب القادمة سوف تكون بسبب النقص الشديد في توفير المياه الصالحة للتوظيف في المجالات المختلفة. و علي الرغم من أن المنطقة العربية غنية بمصادر المياه الطبيعية ، الا أن سوء ترشيد الاستهلاك ، و توظيف طرق تقليدية في المحتفظة علي مصادر المياه الطبيعية، و التخلص من مخلفات المصانع الكيميائية السامة و تصريفها الي جوف البحار والانهار ، و الذي يزيد الطين بلة هو الزيادة المضطردة في عدد المحطات التي تقوم بتحلية المياه ، مما يؤدي في نهاية المطاف الي زيادة ملوحة البحار و الانهار.
و يري الكثير من العلماء يأن عملية تحلية المياه بالطرق التقليدية هي ليست الا سوف قتل بطئ للماء، لان التحلية تعتمد علي اضافة بعض المواد الكيميائية مثل الكلورين ، و الفلوريد ، و املاح الالمونيوم و التي ثبت علميا بتاثيرها الضار علي صحة الناس . اضف الي ذلك يتم تعريض الماء الي عمليات التكثيف ، و ضغط الهواء العالي ، مما يؤدي الي تكون ما يسمي اصطلاحا" بالماء الميت". و عند استخدام هذا الماء يكون قد فقد الكثير من خواصه الحيوية الفريدة ، و مسببا للكثير من المشاكل الصحية المختلفة.
و من كل ما سبق يتضح بأن عملية ايجاد طرق جديدة للتقليل من الآثار السلبية لتحلية المياه ، باستخدام اساليب تتوافق مع قوانين الطبيعة، يمكن أن تساعد دون شك في حل الكثير من المشاكل الصحية و البيئية، خاصة و اذا أخذنا في الاعتبار أن هنالك ما لا يقل عن مليار شخص علي مستوي العالم لا يجدون مياه نقية و صالحة للشرب، أو يشربون ماءا ملوثا ، بحسب تقارير المنظمات الدولية العاملة في هذا المجال.مما يفسر بوضوح ظاهرة انتشار الكم الهائل من الأمراض الوبائية أو تلك التي لم تكن اصلا معروفة من قبل. و الذي يعقد المسألة أكثر هو أن حوالي 60% من الماء الذي نشربه هو ماء غيرصحي و فاقد للحيوية من الناحية البيولوجية، و هذا الماء اصطلاحا يسمي ب"الماء الميت".
و من بين أكثر التكنلوجيات الواعدة التي يمكن أن تساعد في التغلب علي الآثار السلبية الناجمة عن شرب أو استخدام الماء المحلي ، أو الملوث هو عملية استخدام انابيب مغناطيسية خاصة تعمل علي مغنطة مياه الشرب، أو تلك التي تستخدم في الصناعات المختلفة، و ذلك عن طريق تمرير الماء من خلال الانابيب المغناطيسية، و بعد ذلك يمكننا أن نحصول علي ما يمكن أن نطلق عليه اصطلاحا ب " الماء الممغنط". أن مغنطة المياه هي عبارة عن محاولة مبسطة لتقليد ما يحدث في الطبيعة تماما، و ذلك لأن الماء عندما يمر من خلال المجال المغناطيسي الطبيعي يصير أكثر حيوية ، و نشاطا من الناحية البيولوجية، لأنه يساعد في تحسين حركة الدم و توصيله الي أنسجة الجسم و خلاياه ، مما يساعد بشكل ملحوظ في رفع قدرات الجهاز المناعي. و بعد مغنطة المياه تتغير فيها الكثير من الخواص الفزيائية و الكيميائية. و قد لاحظنا بأن مغنطة الماء تساعد علي تذويب الأملاح و الحوامض بدرجة أعلي من الماء غير الممغنط ، كما و أن الماء الممغنط لديه خاصية تذويب الأوكسجين بدرجة أعلي من الماء المحلي، بالاضافة الي تسرسع التفاعلات الكيميائية و قد أثبتت الأبحاث التي قمنا بها أن مغنطة المياه تساعد بشكل ملحوظ في عمليات التنظيف ، و التخلص من الجراثيم ، و الكثير من الملوثات الكيميائية. و من ناحية أخري أثبتت دراساتنا بأن شرب الماء الممغنط بمعدل لترين يوميا، و خصوصا في البلدان الحارة يساعد في تخليص أجسامنا من كميات كبيرة من السموم المختلفة الموجودة في داخل أجسامنا، و يساعد كذلك في تحسين عمل الجهاز الهضمي. و هناك العديد من الحالات لمرضي كانوا يشتكون من وجود حصاوي في الكلي تفتت و خرجت من أجسامهم دون تناول أي نوع من الأدوية، و دون التدخل الجراحي كما و هناك حالات لأمراض جدلية كان بعضها مزمنا و لسنوات طويلة قمنا بعلاجها عن طريق الشرب و الاستحمام بالماء الممغنط مع توظيف بعض الأجهزة المغناطيسية الأخري لنفس الغرض. و نظريا نفترض أن شرب الماء الممغنط بشكل مستمر يمكن أن يساعد في الوقاية من الاصابة من الذبحات الصدرية ، و الجلطات الدماغية، و تصلبات الشرايين ، و المشاكل المتعلقة بضغط الدم ، و ذلك لان الماء الممغنط ينشط من حركة الدم في داخل الشرايين والأوردة ، و يساعد في تذويب الأملاح المترسبة علي أسطحها. وكذلك يقي ويعالج من حموضة المعدة والامساك والصداع المزمن. و يري الطبيب الأمريكي الشهير كنيث ماكلين بأن " المغناطيس هو هبة منة عند الله ، فهو ينفع مع كل شئ". ويعتقد الكثير من العلماء و الباحثين بان العلاج بالمغناطيس سوف يصبح أحد الأعمدة الأساسية للطب البديل في مجال التشخيص و العلاج، و للتأكيد علي ذلك نذكر بأن أكثر جهاز آمن و دقيق يستخدم في المجال التشخيص الطبي حاليا هو جهاز " " MRI
بدء الجسم في معالجة نفسه بنفسه
أما في المجال الزراعي فان التجارب التطبيقية التي أجريت في كل من الامارات، و السودان ، و مصر ، و اندونسيا قد بشرت بنتائج مهمة في استخدام الماء الممغنط في عمليات ري المحاصيل الزراعية ، و مغنطة البذور بالنسبة لكثير من النباتات قبل البدء في زراعتها ، حيث أن مغنطة البذور يساعدعلي تنشيط الطاقة الكامنة فيها . و تعتمد عمليات توظيف التقنيات المغناطيسية في الري علي الأخذ في الاعتبارعدة عوامل منها ملوحة الماء ، و ملوحة التربة ، و سرعة تدفق الماء من الأجهزة المستخدمة للري و نوعها.و بحكم أن الماء الممغنط يساعد في تكسير و تفتيت زرات الأملاح فأنه يساعد بشكل واضح علي غسيل التربة ، و مساعدة النباتات علي امتصاص الماء و المعادن بسهولة حتي في الترب عالية الملوحة و علي ضوء المعلومات المتوفرة لدينا فان عملية الري بالماء الممغنط يساعد في تسريع عمليات نضج المحاصيل الزراعية ، و زيادة قدرة النباتات و المحاصيل الزراعية علي مقاومة الأمراض ، و الحصول علي محاصيل زراعية جيدة من حيث الكم و النوع ، و الأهم من ذلك، أن مغنطة الماء تساعد في توفير الماء المستخدم في الري ، و التقليل من استخدام الأسمدة الكيميائية ، مما ينعكس ايجابا علي صحة البيئة و الناس.
و تجري الآن بعض الدراسات والأبحاث علي توظيف ما يسمي ب " الرواسب المغناطيسية" التي تأتي مع مياه النيل ، و التي يعتقد بأنها سوف تحدث ثورة في المجال الزراعي ، و خصوصا في حال توظيف هذه التقنية في المناطق الصحراوية
و لا يقتصر توظيف التقنيات المغناطيسية فقط علي المجال الطبي و الزراعي ، و مجالات تحلية المياه ، و لكن يمكن كذلك أن توظف في مجال الطاقة الحرارية ، و صناعة البترول ، و البتروكيمائيات ، و الانشاءات حيث أن استخدام الاسمنت المعد بالمياه الممغنطة تزداد قوته مع امكانية التوفير في الاسمنت ، و تكنلوجيا المواد الغذائية، وحتي في مجال ابحاث المطر الصناعي.
ومن الفوائد الاخري للمياه الممغنطة قدرتها علي زيادة قوة المنظفات الصناعية والمذيبات بدرجة تجعل من الممكن استخدام ثلث أو ربع الكمية المستخدمة عادة من هذا المنظف.
أما في حالات التلوث الطبيعي لمياه البحيرات فان المياه المعالجة مغناطيسيا جعلت مياه البحيرة صالحة للستهلاك الادمي.
وفي مجال تربية الحيوانات فان تطبيق هذه التكنولوجيا يؤدي الي ازدياد ملحوظ في أوزان ونمو الحيوانات الصغيرة وكذلك زيادة في معدل انتاج الحليب وانخفاض في مغدل الوفيات. وهناك نتائج ممتازة في مجال تربية الدواجن من جانب زيادة الوزن.
وكذلك يساعد الماء الممغنط علي قتل البكتريا والطحالب. وفي هذا الصدد يمكن استخدامه مع حمامات السباحة فإذا كانت مياه الحوض ممغنطة يمكن استخدام نصف كمية الكلور المستخدمة عدة لتطهير المياه.
مما لا شك فيه أن علوم المغناطيس ، و سوف تسهم اسهامات فاعلة في ايجاد حلول ناجعة للكثير من المشاكل الصحية و البيئية التي تعاني منها البشرية بشكل عام و المنطقة العربية بشكل خاص ، و ذلك لان هذه العلوم تقوم علي اساس العلاقة العميقة التي تربط الانسان بالطبيعة.
المهندس نضال حباس
استشاري في التكنولوجيا المغناطيسية
alarabonline

درجة الحرارة Temperature

تؤثر درجة الحرارة على ذوبان المواد الصلبة والغازات ونشاط الكائنات الحية .
أ - زيادة درجة حرارة المياه تزيد من ذائبية المواد الصلبة .
ب- زيادة درجة حرارة المياه تقلل من ذائبية الغازات مثل CO2، O2
ج- تقوم درجة حرارة المياه بتحديد نشاط الأحياء المائية وفاعليتها؛ إذ تزيد عملية أكسدة المواد العضوية ومن ثم تحللها .
يؤدي زيادة درجة حرارة المياه إلى نقصان ذوبان غاز الأكسجين،ومن ثم استنزافه في الماء، وموت الكائنات الحية المائية . وهذا يسمى التلوث الحراري Thermal Pollution

الاحتباس الحراري.. قنبلة موقوتة

على مدار التاريخ الإنساني عرفت الأرض العديد من التغيرات المناخية التي استطاع العلماء تبرير معظمها بأسباب طبيعية، مثل: بعض الثورات البركانية أو التقلبات الشمسية، إلا أن الزيادة المثيرة في درجة حرارة سطح الأرض على مدار القرنين الماضيين (أي منذ بداية الثورة الصناعية) وخاصة العشرين سنة الأخيرة لم يستطع العلماء إخضاعها للأسباب الطبيعية نفسها؛ حيث كان للنشاط الإنساني خلال هذه الفترة أثر كبير يجب أخذه في الاعتبار لتفسير هذا الارتفاع المطرد في درجة حرارة سطح الأرض أو ما يُسمى بظاهرة الاحتباس الحراري Global Warming.
وفي إطار دراسة تطور تأثيرات هذه الظاهرة وزيادة الوعي العام بها للحد من زيادتها يعقد حاليًا في الفترة من 13 إلى24 نوفمبر في هولندا الدورة السادسة لمؤتمر تغيرات المناخ الذي يقام تحت رعاية الأمم المتحدة، والذي يحضره أكثر من عشرة آلاف عضو من مختلف دول العالم، ويرفع المؤتمر في هذه الدورة شعار التفعيل لما سبق اتخاذه من قرارات "Work it out "؛ لمحاولة تخفيض المنبعث من الغازات المسببة لظاهرة الاحتباس الحراري، وذلك لحماية هذا الكوكب من تطورات هذه الظاهرة التي قد تعوق الحياة عليه كلية.
ظاهرة الاحتباس الحراري
يمكن تعريف ظاهرة الاحتباس الحراري Global Warming على أنها الزيادة التدريجية في درجة حرارة أدنى طبقات الغلاف الجوي المحيط بالأرض؛ كنتيجة لزيادة انبعاثات غازات الصوبة الخضراء greenhouse gases منذ بداية الثورة الصناعية، وغازات الصوبة الخضراء والتي يتكون معظمها من بخار الماء، وثاني أكسيد الكربون، والميثان، وأكسيد النيتروز والأوزون هي غازات طبيعية تلعب دورًا مهمًا في تدفئة سطح الأرض حتى يمكن الحياة عليه، فبدونها قد تصل درجة حرارة سطح الأرض ما بين 19 درجة و15 درجة سلزيوس تحت الصفر، حيث تقوم تلك الغازات بامتصاص جزء من الأشعة تحت الحمراء التي تنبعث من سطح الأرض كانعكاس للأشعة الساقطة على سطح الأرض من الشمس، وتحتفظ بها في الغلاف الجوي للأرض؛ لتحافظ على درجة حرارة الأرض في معدلها الطبيعي.

لكن مع التقدم في الصناعة ووسائل المواصلات منذ الثورة الصناعية وحتى الآن مع الاعتماد على الوقود الحفري (الفحم و البترول و الغاز الطبيعي) كمصدر أساسي للطاقة، ومع احتراق هذا الوقود الحفري لإنتاج الطاقة واستخدام غازات الكلوروفلوركاربونات في الصناعة بكثرة؛ كانت تنتج غازات الصوبة الخضراء greenhouse gases بكميات كبيرة تفوق ما يحتاجه الغلاف الجوي للحفاظ على درجة حرارة الأرض، وبالتالي أدى وجود تلك الكميات الإضافية من تلك الغازات إلى الاحتفاظ بكمية أكبر من الحرارة في الغلاف الجوي، وبالتالي من الطبيعي أن تبدأ درجة حرارة سطح الأرض في الزيادة.
بالتأكيد نظام المناخ على كوكبنا أكثر تعقيدًا من أن تحدث الزيادة في درجة حرارة سطحه بهذه الصورة وبهذه السرعة، فهناك العديد من العوامل الأخرى التي تؤثر في درجة حرارته؛ لذلك كان هناك جدل واسع بين العلماء حول هذه الظاهرة وسرعة حدوثها، لكن مع تزايد انبعاثات تلك الغازات وتراكمها في الغلاف الجوي ومع مرور الزمن بدأت تظهر بعض الآثار السلبية لتلك الظاهرة؛ لتؤكد وجودها وتعلن عن قرب نفاد صبر هذا الكوكب على معاملتنا السيئة له.
آخر ما تم رصده من آثار الظاهرة
ومن آخر تلك الآثار التي تؤكد بدء ارتفاع درجة حرارة الأرض بشكل فعلي والتي تم عرضها خلال المؤتمر:
• ارتفاع درجة حرارة مياه المحيطات خلال الخمسين سنة الأخيرة؛ حيث ارتفعت درجة حرارة الألف متر السطحية بنسبة 0.06 درجة سلزيوس، بينما ارتفعت درجة حرارة الثلاثمائة متر السطحية بنسبة 0.31 درجة سلزيوس، ورغم صغر تلك النسب في مظهرها فإنها عندما تقارن بكمية المياه الموجودة في تلك المحيطات يتضح كم الطاقة المهول الذي تم اختزانه في تلك المحيطات.
• تناقص التواجد الثلجي وسمك الثلوج في القطبين المتجمدين خلال العقود الأخيرة؛ فقد أوضحت البيانات التي رصدها القمر الصناعي تناقص الثلج، خاصة الذي يبقى طوال العام بنسبة 14% ما بين عامي 1978 و 1998، بينما أوضحت البيانات التي رصدتها الغواصات تناقص سمك الثلج بنسبة 40% خلال الأربعين سنة الأخيرة، في حين أكدت بعض الدراسات أن النسب الطبيعية التي يمكن أن يحدث بها هذا التناقص أقل من 2% .
• ملاحظة ذوبان الغطاء الثلجي بجزيرة "جرين لاند" خلال الأعوام القليلة الماضية في الارتفاعات المنخفضة بينما الارتفاعات العليا لم تتأثر؛ أدى هذا الذوبان إلى انحلال أكثر من 50 بليون طن من الماء في المحيطات كل عام.
• أظهرت دراسة القياسات لدرجة حرارة سطح الأرض خلال الخمسمائة عام الأخيرة ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض بمعدل درجة سلزيوس واحدة ، وقد حدث 80% من هذا الارتفاع منذ عام 1800، بينما حدث 50% من هذا الارتفاع منذ عام 1900.
• أظهرت الدراسات طول مدة موسم ذوبان الجليد وتناقص مدة موسم تجمده؛ حيث تقدم موعد موسم ذوبان الجليد بمعدل 6.5 أيام /قرن، بينما تقدم موعد موسم تجمده بمعدل 5.8 أيام/قرن في الفترة ما بين عامي 1846 و1996، مما يعني زيادة درجة حرارة الهواء بمعدل 1.2 درجة سلزيوس/قرن.
كل هذه التغيرات تعطي مؤشرًا واحدًا وهو بدء تفاقم المشكلة؛ لذا يجب أن يكون هناك تفعيل لقرارات خفض نسب التلوث على مستوى العالم واستخدام الطاقات النظيفة لمحاولة تقليل تلك الآثار، فرغم أن الظاهرة ستستمر نتيجة للكميات الهائلة التي تم إنتاجها من الغازات الملوثة على مدار القرنين الماضيين، فإن تخفيض تلك الانبعاثات قد يبطئ تأثير الظاهرة التي تعتبر كالقنبلة الموقوتة التي لا يستطيع أحد أن يتنبأ متى ستنفجر، وهل فعلًا ستنفجر!!
للتعرف على مزيد من المعلومات عن كل من ظاهرة الاحتباس الحراري وفعاليات مؤتمر تغيرات المناخ يمكنك زيارة الموقع التالي:
ظاهرة الاحتباس الحراري بين الحقيقة والوهم
أثار التحذير الحاد الذي أعلنته هيئة مستشاري تغيرات المناخ IPCC التابعة للأمم المتحدة ـ في الاجتماع المنعقد في 22 من يناير بشنغهاي في الصين حول احتمالات زيادة التغيرات المناخية الناتجة عن ظاهرة الاحتباس الحراري بصورة أسرع بكثير من المتوقع ـ جدلا واسعًا، ليس فقط في الأوساط العلمية، بل أيضاً في الأوساط السياسية؛ فقد أصدر هذا الاجتماع الذي حضره أكثر من 150 عالمًا و80 عضوًا لجماعات البيئة من 99 دولة تقريرًا يؤكد أن المتسبب الرئيسي في زيادة درجة الحرارة على سطح الكوكب هو التلوث الهوائي- الناتج عن الأنشطة الإنسانية المختلفة – وأن استمرار معدلات انبعاث غازات الصوبة الخضراء Greenhouse gases وعلى رأسها ثاني أكسيد الكربون في مستواها الحالي قد يعني كارثة محققة؛ حيث يحتمل زيادة درجة الحرارة 10.5 درجات عن معدلها الحالي مع نهاية هذا القرن، مما يعني النقص الشديد في موارد المياه العذبة نتيجة لتبخرها وارتفاع مستوى المياه في البحار والمحيطات -نتيجة لذوبان الثلج في الأقطاب المتجمدة - بمعدل قد يصل إلى عشرة أقدام؛ مما سيؤدي إلى غرق معظم الدول الساحلية.
ويضع هذا التقرير الكثير من الحكومات ـ خاصة حكومات الدول التي فيها أعلى نسب لانبعاثات غازات الصوبة الخضراء، وعلى رأسها الولايات المتحدة والصين ـ في موقف حرج، خاصة بعد فشل الدورة السادسة للمؤتمر العالمي لتغيرات المناخ في نوفمبر الماضي في التوصل إلى تفعيل لبروتوكول 1987 – الذي وافقت فيه الدول الصناعية على خفض معدل انبعاث الغازات الملوثة للهواء بحلول عام 2010 بنسبة 5.2% عن معدلها في عام 1990 – حيث أصرت الولايات المتحدة على إضافة نسب ثاني أكسيد الكربون الذي تمتصه الغابات إلى معدلات الخفض، وهذا ما لم توافق عليه العديد من الدول الأوربية، ولم يستطيعوا التوصل إلى حل وسط غير أن المؤتمر سيعاود الانعقاد في مايو المقبل في بون بألمانيا مع أمل للتوصل إلى حل عملي لخفض نسب التلوث الهوائي قبل فوات الأوان.
ويُعتبَر هذا أعنف تحذير قد صدر حتى الآن لظاهرة ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض، والتي يرى العلماء أنها بسبب زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري، ويُعَد احتمال زيادة درجة الحرارة الذي جاء بالتقرير، والذي يصل إلى 10.5 درجات؛ أعلى بكثير من كل الاحتمالات السابقة لمعدلات زيادة درجة الحرارة على سطح الأرض خاصة أنه تبعًا لآخر الدراسات التي تمت لم يرتفع متوسط درجة الحرارة على سطح الأرض مع نهاية القرن الماضي أكثر من درجة واحدة فقط عن معدلها الطبيعي؛ لذلك أثار هذا التقرير بصورة كبيرة الجدل العلمي الذي لم يُحسَم بعد حول مصداقية حدوث هذه الظاهرة بالصورة التي تصورها الاحتمالات، ومدى التأثير الفعلي لظاهرة الاحتباس الحراري على التغيرات المناخية التي تحدث على سطح هذا الكوكب.
حقائق عن ظاهرة الاحتباس الحراري
ظاهرة الاحتباس الحراري هي ظاهرة طبيعية بدونها قد تصل درجة حرارة سطح الأرض إلى ما بين 19 و15 درجة سلزيوس تحت الصفر؛ حيث تقوم الغازات التي تؤدي إلى وجود هذه الظاهرة (غازات الصوبة الخضراء) والموجودة في الغلاف الجوي للكرة الأرضية بامتصاص الأشعة تحت الحمراء التي تنبعث من سطح الأرض كانعكاس للأشعة الساقطة على سطح الأرض من الشمس وتحبسها في الغلاف الجوي الأرضي، وبالتالي تعمل تلك الأشعة المحتبسة على تدفئة سطح الأرض ورفع درجة حرارته، ومن أهم تلك الغازات بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز بخلاف الغازات المخلقة كيميائيًّا، والتي تتضمن الكلوروفلور وكربونات CFCs، وحيث إن تلك الغازات تنتج عن العديد من الأنشطة الإنسانية خاصة نتيجة حرق الوقود الحفري (مثل البترول والفحم) سواء في الصناعة أو في وسائل النقل؛ لذلك أدى هذا إلى زيادة نسب تواجد مثل هذه الغازات في الغلاف الجوي عن النسب الطبيعية لها.
رأي المؤيدين للظاهرة
ويرى المؤيدون لفكرة أن زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري هي المسببة لارتفاع درجة حرارة الأرض أن زيادة نسب غازات الصوبة الخضراء في الغلاف الجوي تؤدي إلى احتباس كمية أكبر من الأشعة الشمسية، وبالتالي يجب أن تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض بصورة أعلى من معدلها الطبيعي؛ لذلك قاموا بتصميم برامج كمبيوتر تقوم بمضاهاة نظام المناخ على سطح الأرض، وأهم المؤثرات التي تؤثر فيه، ثم يقومون دوريًّا بتغذيتها بالبيانات الخاصة بالزيادة في نسب انبعاث غازات الصوبة الخضراء، وبآخر ما تم رصده من آثار نتجت عن ارتفاع درجة حرارة الأرض عن معدلها الطبيعي؛ لتقوم تلك البرامج بحساب احتمالات الزيادة المتوقعة في درجة حرارة سطح الأرض نتيجة لزيادة نسب الانبعاثات في المستقبل، ويطالب مؤيدو هذه الفكرة بالخفض السريع والفعال لنسب انبعاث غازات الصوبة الخضراء وأهمها ثاني أكسيد الكربون الذي يمثل نسبة 63% من هذه الغازات، وذلك عن طريق زيادة استخدام الطاقة النظيفة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في إنتاج وقود نظيف بدلا من استخدام الوقود الحفري؛ حيث إن نسب استخدام تلك الطاقات النظيفة لا يتعدى 2% من إجمالي الطاقات المستخدمة حاليا، وهذا يستدعي تغييرًا جذريًّا في نمط الحياة التي تعودها الإنسان.
رأي المعارضين لهذه الظاهرة
أما المعارضون وهم قلة؛ فيرون أن هناك العديد من الأسباب التي تدعو إلى عدم التأكد من تسبب زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري في ارتفاع درجة الحرارة على سطح الأرض، بل إن منهم من ينفي وجود ارتفاع يدعو إلى البحث؛ حيث يرون أن هناك دورات لارتفاع وانخفاض درجة حرارة سطح الأرض، ويعضدون هذا الرأي ببداية الترويج لفكرة وجود ارتفاع في درجة حرارة الأرض، والتي بدأت من عام 1900 واستمرت حتى منتصف الأربعينيات، ثم بدأت درجة حرارة سطح الأرض في الانخفاض في الفترة بين منتصف الأربعينيات ومنتصف السبعينيات، حتى إن البعض بدأ في ترويج فكرة قرب حدوث عصر جليدي آخر، ثم بدأت درجة حرارة الأرض في الارتفاع مرة أخرى، وبدأ مع الثمانينيات فكرة تسبب زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري في ارتفاع درجة حرارة الأرض.
أما مَن يرون عدم التأكد مِن تسبب زيادة الاحتباس الحراري في ارتفاع درجة حرارة الأرض؛ فيجدون أن أهم أسباب عدم تأكدهم التقصير الواضح في قدرات برامج الكمبيوتر التي تُستخدَم للتنبؤ باحتمالات التغيرات المناخية المستقبلية في مضاهاة نظام المناخ للكرة الأرضية؛ وذلك لشدة تعقيد المؤثرات التي يخضع لها هذا النظام، حتى إنها تفوق قدرات أسرع وأفضل أجهزة الكمبيوتر، كما أن المعرفة العلمية بتداخل تأثير تلك المؤثرات ما زالت ضئيلة مما يصعب معه أو قد يستحيل التنبؤ بالتغيرات المناخية طويلة الأمد.
بداية فكرة جديدة
كما يوجد الآن حركة جديدة تنادي بأن السبب الرئيسي في زيادة درجة حرارة الأرض هو الرياح الشمسية؛ حيث تؤدي تلك الرياح الشمسية بمساعدة المجال المغناطيسي للشمس إلى الحد من كمية الأشعة الكونية التي تخترق الغلاف الجوي للأرض، والتي تحتوي على جزيئات عالية الطاقة تقوم بالاصطدام بجزيئات الهواء؛ لتنتج جزيئات جديدة تعد النواة لأنواع معينة من السحب التي تساعد على تبريد سطح الأرض، وبالتالي فإن وجود هذا النشاط الشمسي يعني نقص كمية الأشعة الكونية، أي نقص السحب التي تساعد على تبريد سطح الأرض وبالتالي ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض.
ويرى أصحاب هذا الفكر أنه أكثر منطقية وأبسط تبريرًا لارتفاع درجة حرارة الأرض، وأنه عند انخفاض هذا النشاط الشمسي المؤقت ستعود درجة حرارة الأرض إلى طبيعتها، بالتالي يرون ضرورة توفير المبالغ الطائلة التي تُنفق على البحث عن وسائل لتخفيض نسب انبعاث ثاني أكسيد الكربون؛ حيث إنهم مهما قاموا بتخفيض نسبه فلن يغير هذا من الأمر شيئا طالما استمر النشاط الشمسي؛ حيث إن الإنسان مهما زاد نشاطه على سطح هذا الكوكب فلن يكون ذا تأثير على النظام الكوني الضخم الذي يتضمن النظام المناخي للأرض؛ لذلك من الأفضل استخدام تلك الأموال في تنقية هواء المدن المزدحمة من الغازات السامة، أو تنقية مياه الشرب لشعوب العالم الثالث.
وفي النهاية ما زال العلماء بين مؤيد ومعارض، ولم يجد السؤال عن سبب ارتفاع درجة حرارة الأرض في العقد الأخير إجابة حاسمة، فهل هو الاحتباس الحراري؟ أم هي الرياح الشمسية؟ أم لا يوجد ارتفاع غير طبيعي في درجة حرارة الأرض؟ لم يعرف أحد بشكل قاطع بعد، إلا أن الواضح أن العالم في حاجة ماسة إلى تخفيض ملوثاته بجميع أشكالها، سواء في الماء أو الهواء أو التربة؛ للحفاظ على صحة وقدرة ساكني هذا الكوكب

إنكسار الضوء

عندما تصادف أشعة الضوء سطحاً صلباً فإنها ترتد وهذا الارتداد يسمى انعكاساً؛ فالانعكاس هو:
" ارتداد الضوء إلى الجهة التي صدر منها عندما يصادف سطحاً صلباً"
وهنا يجب تعريف المصطلحات التالية:
1- السطح العاكس: هو السطح الذي تسقط عليه الأشعة.
2- العمود المقام على السطح العاكس: هو مستقيم يقام عمودياً على السطح العاكس في نقطة الانعكاس.
3- الشعاع الساقط: الشعاع الذي يسقط على السطح العاكس.
4- زاوية السقوط: الزاوية بين الشعاع الساقط والعمود المقام على السطح (1)
5- الشعاع المنعكس: الشعاع المنعكس عن السطح العاكس.
6- زاوية الانعكاس: الزاوية بين الشعاع المنعكس والعمود المقام على السطح(2).

قانونا الانعكاس

الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والعمود المقام على السطح العاكس من نقطة السقوط تقع جميعها في مستوى واحد عمودي على السطح العاكس.
القانون الثاني :
زاوية السقوط = زاوية الإنعكاس

كما أن طول الموجة الساقطة يساوي طول الموجة المنعكسة لأنهما ينتشران في وسط واحد لذا فإن سرعتهما واحدة وبناء عليه تتساوى الموجتان في التردد.

انتشار الضوء في خطوط مستقيمة

1- انتشار الضوء في خطوط مستقيمة (مبدأ فيرما).
ينبعث الضوء من المصدر بخطوط مستقيمة , ويطلق على اتجاه سير الضوء اسم " الشعاع الضوئي". لقد صاغ العالم فيرما هذه الحقيقة على شكل قانون يسمى مبدأ فيرما "عندما ينتقل الضوء من نقطة إلى أخرى, فإنه يسلك المسار الذي يحتاج في أقل زمن ممكن".
ولإثبات هذه الحقيقة سنقوم بإجراء النشاط رقم (1):
نشاط رقم (1)
الأدوات اللازمة: شمعة- ثلاث قطع كرتون مربعة (15سم ×15سم) في مركزها ثقب صغير- ثلاث قطع خشبية لتثبيت قطع الكرتون.
خطوات إجراء التجربة:
1- ضع قطع الكرتون بعد تثبيتها باستخدام القطع الخشبية فوق سطح الطاولة.
2- اجعل الثقوب الثلاث في القطع على نفس الخط المستقيم.
3- هل تستطيع رؤية ضوء الشمعة من الجهة الأخرى؟
4- الآن حرك أحد قطع الكرتون بحيث لا تصبح الثقوب على استقامة واحدة وحاول رؤية ضوء الشمعة مرة أخرى.
ما هو الشرط اللازم حتى تستطيع رؤية ضوء الشمعة؟

انكسار الأشعة الضوئية

قال تعالى : " ألم تر إلى ربك كيف مد الظل و لو شاء جعله ساكناًً و جعلنا الشمس عليه دليلاً ، ثم قبضناه إلينا قبضاً يسيراً ." الفرقان ( 45) .
فالظل هنا هو الظل بمعناه العام ، سواء كان ظل حيوان أو نبات أو جماد بما في ذلك الليل الذي هو ظل الأرض .
ينبعث الضوء من الشمس ، و يسير عبر الفراغ الكوني بخطوط مستقيمة ، حتى إذا اصطدم بعضه بالهواء الأرضي ، ذي الكثافة العالية بالنسبة للفضاء ، انحرف ليسير في خط مستقيم آخر يشكل خط سيره في الفراغ زاوية ما .
هكذا يظهر لنا بوضوح كيف ا، حادثة الانكسار سبب قبض الظل قبضاً يسيراً .

الإسلام و الحقائق العلمية , تأليف محمود القاسم ,’ دار الهجرة , بيروت.

أنظمة القياس ~ المساحة

وأي شكل من الأشكال التالية هو الأكبر ؟ أي الشكلين أكبر ؟

من الصعب في بعض الأحيان الإجابة بدقة عن هكذا سؤال . أليس كذلك ؟
إن قياس كِبر الشكل , يعني أننا نقيس مساحته .
سندرس معاً هنا , كيف نقدر مساحة الأشكال بالنظر وكذلك طرق الحساب الدقيق لمساحة بعض الأشكال المضلعة .

نماذج التبليط
هل سبق وشاهدت عامل تبليط وهو يقوم بعمله ؟

إنه يستخدم بلاطات من نفس الشكل ويرصفها بشكل متراص ومتلاصق بجانب بعضها البعض على أرضية الغرفة , وهو قد يستخدم بلاطات سيراميك من شكلين أساسين أو أكثر ويثبتها على جدران الحمامات والمطابخ بشكل متراص ومتلاصق بجانب بعضها البعض .

نُسمي قطع البلاط نماذج تبليط
وكما لاحظت فإن نماذج التبليط هذه تأخذ أشكالاً مختلفة مثل المربع , المثلث , المستطيل ...
النماذج التي تملأ مستوى بلا فراغ تُسمى نماذج التبليط

قياس المساحة
يمكن أن يُقاس كِبَرْ أي شكل (أي قياس مساحته) بعدد الوحدات المستخدمة من نموذج التبليط التي ترصف الشكل تماماً.
وعندما نقارن بين شكلين من حيث الكبر (أي المساحة) فإننا يجب أن نستخدم دائماً وحدات تبليط من نفس الشكل.

وطبعاً نختار الشكل المناسب من نماذج التبليط أي النموذج الأكثر ملائمة للشكل المراد قياس مساحته .

أنظمة القياس ~ المساحة

قلنا أن النماذج التي تملأ المستوى بلا فراغ تسمى نماذج تبليط . ويمكن أن يُبنى نموذج التبليط من وحدة أساسية مثل المثلث , المربع , السداسي المنتظم ... ، كما يمكن تكوين نماذج التبليط أيضاً بضم شكلين أساسيين أو أكثر , مثلاً مثلث متساوي الأضلاع مع مربع . راجع درس الأشكال الفسيفسائية

يُعتبر المربع الصغير وحدةً لنموذج تبليطٍ سهل الاستخدام ونستعمله لإيجاد مساحات الكثير من الأشكال المختلفة . فلإيجاد مساحة شكلٍ ما نجد عدد الوحدات المربعة التي يتكون منها هذا الشكل . أنظمة القياس ~ المساحة
المساحة : هي الحيّز الذي يَشغله سطح مُسطح أو مقوس.

وحدة قياس المساحة
الوحدة المستخدمة في جميع أنحاء العالم ، حسب النظام المتري ، لقياس المساحة هي وحدة المتر المربع ، وهو عبارة عن مربع طول ضلعه 1م .

وكما مر معك فإن النظام المتري يتميز بسهولة اشتقاق وحدات أصغر وأكبر من الوحدة الأساسية . وعلى ذلك يمكنك استخدام وحدات قياس مناسبة ومشتقة لقياس المساحات الصغيرة والكبيرة .

الكيلومتر المربع........................ المتر المربع.................................... السنتيمتر المربع
1 كم × 1 كم = 1 كم2............ 1 م × 1 م = 1 م2............................ 1سم × 1سم = 1 سم2

السنتيمتر المربع (سم2) يُستعمل لقياس مساحة الأشكال الصغيرة وهو وحدة قياس مترية مشتقة وأصغر من وحدة المتر المربع .

الكيلو متر المربع (كم2) يستعمل لقياس المساحات الكبيرة مثل مساحات المُدُن والدول وهو وحدة قياس مترية مشتقة وأكبر من وحدة المتر المربع .
أنظمة القياس ~ المساحة
المساحة : هي الحيّز الذي يَشغله سطح مُسطح أو مقوس.
تدريب :

احسب مساحة الأشكال أدناه بالوحدات المربعة
يُمكنك تحريك الأشكال ووضعها على لوحة الوحدات المربعة

Members log in / دخول المشتركين

المادة

هل كتابك مادة ؟ هل الهواء مادة ؟ هل جسمك مادة ؟ ما هي المادة ؟
تُعرف المادة بأنها أي شيء له كتلة وحجم .
جميع الأشياء التي تحيط بك مواد من هواء وتراب وماء وحتى جسمك ، كلها مواد ، فلكل منها كتلة وحجم تشغله .
مم تتكون المادة ؟
تتكون المادة من دقائق متناهية جداً في الصغر ، ولتقريب الصورة إلى ذهنك تحتوي قطرة الماء على 1.000.000.000.000.000.000 من دقائق الماء ، وإذا أخذت نفساً عميقاً فإنك تكون قد وضعت في فمك ما يقارب 40.000.000.000.000.000.000 من دقائق الهواء .
وإذا كانت دقائق المادة بهذا القدر من الصغر ، فإن محاولتنا التقاط أو فصل دقيقة واحدة من دقائق المادة ضرب من المستحيل
حالات المادة :
تعرف أن للمادة ثلاث حالات هي : الصلبة والسائلة والغازية.
وتعرف أيضاً بأن الخشب صلب، والماء سائل، والهواء غاز .
ولكن هل تعلم أن حالات المادة الثلاث تسمى الحالات الفيزيائية للمادة
بماذا تختلف حالات المادة عن بعضها ؟
قديماً فسر الفيلسوف اليوناني ديمقريطس أن اختلاف حالات المادة راجع لاختلاف شكل دقائقها .
فدقائق المواد الصلبة مثلاً مكعبة ( هكذا كان يعتقد )، لذلك فهي ثابته الشكل، بينما تكون دقائق السوائل كروية ، لذا فهي سهلة الانسياب.

أما حديثاً فإن اختلاف حالات المادة الفيزيائية يفسر اعتماداً على المسافة الفاصلة بين دقائقها ، وقوى التجاذب بين هذه الدقائق، فدقائق الغاز متباعدة، وقوى التجاذب بينها ضعيفة جداً، وعلى الطرف الآخر، دقائق المواد الصلبة متقاربة جداً، وقوى التجاذب بينها عالية.
خصائص حالات المادة :
الحالة الصلبة
تتحرك دقائقها حركة موضعية اهتزازية

لها شكل ثابت.
لها حجم ثابت.
غير قابلة للانضغاط.
طاقتها الحركية منخفضة
الحالة السائلة
تتحرك دقائقها حركة انتقالية ودائمة وعشوائية.
تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه
لها حجم ثابت.
صعبة الانضغاط.
قابلة للجريان.
طاقتها الحركية عالية
الحالة الغازية
تتحرك دقائقها حركة انتقالية ودائمة وعشوائية وسريعة وفي خطوط مستقيمة وفي كافة الاتجاهات.
تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه.
حجمها غير ثابت ويعتمد على حجم الوعاء الذي توضع فيه.
قابلة للانضغاط بسهولة.
تمتاز بخاصية الانتشار.
طاقتها الحركية عالية جداً
تغير الحالة الفيزيائية :
ماذا يحدث إذا اخرجت مكعباً من الثلج من الثلاجة وتركته لعدة دقائق ؟
ماذا تسمى هذه العملية ؟
هل حدث تغير في تركيب الماء أثناء هذا التحول ؟
تعلم بأن الثلج يذوب إذا تم إخراجه من مجمد الثلاجة ، وأن هذه العملية تسمى انصهاراً.
ولكن هل تعلم بأن تحول الثلج إلى ماء يسمى تغيراً في الحالة الفيزيائية للمادة ؟
إن التغير في الحالة الفيزيائية يحدث أيضاً عند تحول الماء السائل إلى بخار أو العكس
وعند تغير الحالة الفيزيائية للمادة لايتغير تركيبها الكيميائي، فالبخار والماء والثلج حالات فيزيائية ثلاث لمادة واحدة ، ولكن التغير يحدث فقط للمسافة بين دقائقها وقوى التجاذب بينها.
فعند تسخين الثلج تهتز الدقائق أكثر وتزيد سرعتها ، وتأخذ الدقائق بالانزلاق على بعضها ، وتبدأ بالانصهار.
وعند تسخين الماء السائل تزداد سرعة الدقائق وتأخذ بالتصادم فيما بينها مما يوفر لبعض الدقائق الموجودة على سطح السائل طاقة حركية كافية فتهرب من السطح وتتحول إلى بخار
تفسير بعض خصائص المادة :

التكاثف :
أيهما يملك طاقة حركية أكبر الماء السائل أم بخاره ؟
ماذا يحدث إذا مر البخار فوق سطح بارد ؟
تمتلك دقائق البخار طاقة حركية عالية، وعند تعرض البخار لسطح بارد تقل الطاقة الحركية لدقائقه وتتقارب ، وتزداد قوى التجاذب بينها وتتحول إلى سائل.

التبخر :
هل يحدث التبخر عند درجة حرارة معينة، أم عند أي درجة حرارة ؟
عند أي جزء من السائل يحدث التبخر ؟

كيف يحدث التبخر ؟
تتحرك دقائق السائل حركة دائمة وعشوائية وفي كافة الاتجاهات ، وتسمى هذه الحركة بالحركة البراونية (نسبة إلى مكتشفها روبرت براون).

يحدث تصادم بين دقائق السائل بفعل الحركة البراونية مما يؤدي إلى فقدان بعض الدقائق لطاقتها الحركية واكتساب بعضها الآخر لتلك الطاقة، فإذا صادف أن اكتسبت إحدى الدقائق الموجودة على السطح طاقة كافية، فإنها تنفلت من سطح السائل وتتحول إلى بخار.
هل الطاقة الحركية للدقائق المتبخرة أعلى أو أقل من دقائق السائل نفسه ؟
ماذا تتوقع أن يحدث للطاقة الحركية للسائل مع استمرار التبخر ؟


الانتشار :
إذا فتح أحدهم غطاء زجاجة عطر في الغرفة التي أنت بها ، فإنك سرعان ما تشعر بذلك، فالرائحة تنتشر بسرعة خلال الغرفة، وتعرف من خلال حاسة الشم بالذي حدث.

الانتشار خاصية تمتاز بها الغازات وتحدث عند اختلاط دقائق الغاز ذاتياً بالهواء.
ولكن هل تنتشر جميع الغازات بنفس السرعة ؟

الغازات الأخف تنتشر بسرعة
تصنيف المواد :
أساس التصنيف هنا هو الظواهر الحيوية .
المخاليط الطبيعية موجودة في الطبيعة لوحدها كالهواء ، وماء البحر ، قد يؤثر فيها الإنسان ويحدث فيها تغيرات ولكنه ليس مسؤلاً عن تكوينها ، أما المخاليط الصناعية فهو يعملها بنفسه وحسب حاجته كالعجين ، والطبيخ ، والفولاذ ... وغيرها .
من مكونات الهواء : النيتروجين ، والأوكسجين ، وبخار الماء .
ماء البحر : الماء ، وملح الطعام ، والأوكسجين .
النفط : االبنزين ، والسولار ، والغاز .
تصنيف المواد : بما أن عدد المواد المعروفة هائل وكبير ، لذلك فقد قام العلماء بتصنيفها إلى فئات وأنواع ، ولا شك أنك درست عن المواد الحية ( الأحياء ) وعن المواد غير الحية ( الجمادات ) فهذه واحدة من طرق التصنيف.

سؤال : ما الأساس الذي اعتمدنا عليه عند تصنيف المواد في الفقرة السابقة
من الأمور المألوفة في بيئتنا التي نعيش فيها امتزاج مجموعة من المواد مع بعضها لتكون وحدة واحدة . نُسمي مجموعة المواد التي تكون وحدةً قائمةً بذاتها باسم "المخلوط" ومن الأمثلة على المخاليط : الإنسان والهواء وماء البحر ، وهذه الأمثلة كلها تُسمى مخاليط طبيعية لأن الإنسان لم يلعب دوراً مباشراً في تكوينها ، وهنالك مخاليط يصنعها الإنسان بنفسه لغرض معين ومن أمثلتها ، مخلوط البناء ، والعجين ، والدهانات ، والسيارات وغيرها ويُسمى هذا النوع من المخاليط باسم "المخاليط الصناعية تمييزاً لها عن المخاليط الطبيعية .
المصدر:-
Members log in / دخول المشتركين

الحركة


وصف لجسم في حالة عدم ثبات. ولوصف حركة جسم معين وصفا كاملا، فلا بد من معرفة اتجاه الإزاحة. وتعرف السرعة بأنها المسافة (الإزاحة) المقطوعة مقسومة على المدة الزمنية. ويمكن قياس السرعة بوحدات مثل الكيلومتر في الساعة، أو الميل في الساعة أو المتر في الثانية. كما تعرف العجلة بأنها المعدل الزمني لتغير السرعة، ويقسم التغير في السرعة على المدة الزمنية التي يستغرقها هذا التغير. وتقاس العجلة باستخدام وحدات مثل المتر في الثانية تربيع والقدم في الثانية تربيع. وبالنسبة لحجم أو وزن الجسم، فلا توجد مشاكل رياضية إذا كان الجسم صغيرا جدا بالمقارنة بالمسافات المستغرقة. أما إذا كان الجسم كبيرا، فإن به نقطة تسمى مركز الثقل يمكن اعتبار حركتها على أنها تسري على الجسم بأكمله. وإذا كان الجسم يدور، فمن المناسب وصف حركته حول محور يمر عبر مركز الثقل.
وفي القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي عرف إخوان الصفا في رسائلهم الحركة والسكون على أنها' صورة جعلتها النفس في الجسم بعد الشكل، وأن السكون هو عدم تلك الصورة؛ والسكون بالجسم أولى من الحركة لأن الجسم ذو جهات لا يمكنه أن يتحرك إلى جميع جهاته دفعة واحدة، وليست حركته إلى جهة أولى به من جهة، فالسكون به إذا أولى من الحركة.'
وقد قسم إخوان الصفا الحركة إلى ستة أوجه: الكون والفساد والزيادة والنقصان والتغير والنقلة. فالكون هو خروج الشيء من العدم إلى الوجود، أو من القوة إلى الفعل، والفساد عكس ذلك. والزيادة هي تباعد نهايات الجسم عن مركزه، والنقصان عكس ذلك. والتغير هو تبدل الصفات على الموصوف من الألوان والطعوم والروائح وغيرها من الصفات. وأما الحركة التي تسمى النقلة فهي عند جمهور الناس الخروج من مكان إلى مكان آخر، وقد يقال إن النقلة هي الكون في محاذاة ناحية أخرى من زمان ثان، وكلا القولين يصح في الحركة التي هي على سبيل الاستقامة؛ فأما التي على الاستدارة فلا يصح، لأن المتحرك على الاستدارة ينتقل من مكان إلى مكان، ولا يصير في محاذاة أخرى في زمان ثان، فإن قيل إن المتحرك على الاستدارة أجزاؤه كلها تتبدل أماكنها وتصير في محاذاة أخرى في زمان ثان إلا الجزء الذي هو ساكن في المركز فإنه ساكن فيه لا يتحرك. فليعلم من يقول هذا القول ويظن هذا الظن أو يقدر أ ن هذا الرأي صحيح، أن المركز إنما هو قطة متوهمة وهي رأس الخط، ورأس الخط لا يكون مكان الجزء من الجسم. وليعلم أيضا أن المتحرك على الاستدارة بجميع أجزائه متحرك، وهو لا ينتقل من مكان إلى مكان، ولا يصير محاذيا بشيء آخر في زمان ثان. فأما الحركة على الاستقامة فلا يمكن أن تكون إلا بالانتقال من مكان إلى مكان والمرور بمحاذيات في زمان ثان'.
أما ابن ملكا البغدادي ، فيقسم الحركة في كتابه المعتبر في الحكمة :إلى نوعين طبيعية وقسرية 'والقسرية يتقدمها الطبيعية، لأن المقسور إنما هو مقسور عن طبعه إلى طبع قاسرة' وبهذا المعنى يدرج ابن ملكا الحركة في الفلك العلوي مع تلك التابعة للجاذبية الأرضية أي ضمن الحركة الطبيعية باعتبار أن كلاهما يتبع ناموس إلهي في حركته، أما الحركة القسرية فهي تكون تحت تأثير قوة قسرية.
وعن الحركة القسرية يعرض ابن سينا في كتابه الشفاء ستة أمور ترتبط بحركة النقلة هي 'المتحرك، والمحرك، وما فيه، وما منه، وما إليه، والزمان'. وفي هذا النص يذكر ابن سينا عناصر الحركة الستة على التوالي، فيبدأ بالجسم المتحرك، ثم الشيء الباعث للحركة أو المحدث لها، ويلي ذلك موضع الجسم، ثم موضعا بداية الحركة وانتهائها، وينتهي بالفترة الزمنية التي تستغرقها الحركة.
وتعتبر الحركة الدائرية نوعا بسيطا آخر من أنواع الحركة. فإذا كان لجسم معين سرعة ثابتة ولكن كانت عجلته دائما على الزوايا اليمنى من سرعته، فسوف يتحرك في دائرة. وتوجه السرعة المطلوبة نحو مركز الدائرة وتسمى العجلة الجاذبة. وبالنسبة لجسم يتحرك في سرعة (ع) في دائرة ذات نصف قطر معين (نق)، ستكون العجلة الجاذبة على النحو التالي:
ج = سرعة تربيع / نق
وفي هذا يذكر إخوان الصفا: 'واعلم أنه قد ظن كثير من أهل العلم أن المتحرك على الاستقامة يتحرك حركات كثيرة، لأنه يمر في حركته بمحاذيات كثيرة في حال حركته، ولا ينبغي أن تعتبر كثرة الحركات لكثرة المحاذيات، فإن السهم في مروره إلى أن يقع حركة واحدة يمر بمحاذيات كثيرة، وكذلك المتحرك على الاستدارة فحركته واحدة إلى أن يقف وإن كان يدور أدوارا كثيرة.'
وهناك نوع آخر بسيط من الحركة التي تلاحظ على الدوام وهي تحدث عندما تلقى كرة في زاوية معينة في الهواء. وبسبب الجاذبية ، تتعرض الكرة لعجلة ثابتة إلى أسفل تقلل من سرعتها الأصلية التي يجب أن تكون لأعلى ثم بعد ذلك تزود من سرعتها لأسفل أثناء سقوط الكرة على الأرض. وفي نفس الوقت، فإن العنصر الأفقي من السرعة الأصلية يظل ثابتا (حيث يتجاهل مقاومة الهواء) مما يجعل الكرة تتحرك بسرعة ثابتة في الاتجاه الأفقي حتى ترتطم بالأرض. إن المكونات الأفقية والرأسية للحركة مستقلة عن بعضها الآخر ويمكن تحليل كل منها على حدة. ويكون المسار الناتج للكرة على شكل قطع ناقص.
وهناك أنواع خاصة من الحركة يسهل وصفها. أولا، قد تكون السرعة ثابتة. وفي أبسط الحالات، قد تكون السرعة صفرا، وبالتالي لن يتغير الوضع أثناء المدة الزمنية. ومع ثبات السرعة، تكون السرعة المتوسطة مساوية للسرعة في أي زمن معين. إذا كان الزمن- ويرمز له بالرمز (ن)- يقاس بساعة تبدأ عندما يكون (ن) = 0، عندئذ ستكون المسافة- ويرمز لها بالرمز (ف)- التي تقطع في سرعة ثابتة- ويرمز لها بالرمز (ع)- مساوية لإجمالي السرعة والزمن.
ف = ع ن
في النوع الثاني الخاص من الحركة، تكون العجلة ثابتة. وحيث أن السرعة تتغير، فلا بد من تعريف السرعة اللحظية أو السرعة التي تحدث في وقت معين. فبالنسبة للعجلة الثابتة ج التي تبدأ عند سرعة تقدر بصفر، فإن السرعة اللحظية ستساوي في زمن ما القيمة الآتية:
ع = ج ن
وستكون المسافة المقطوعة خلال هذا الوقت هي:
ف = 1/ 2 ج ن2
من السمات الهامة الملحوظة في هذه المعادلة اعتماد المسافة على الزمن التربيعي (ن2). فالجسم الثقيل الذي يسقط سقوطا حرا يتعرض بالقرب من سطح الأرض لعجلة ثابتة. وفي هذه الحالة، ستكون العجلة 9.8 متر/ثانية تربيع. وفي نهاية الثانية الأولى، سوف تسقط كرة مثلا مسافة تقدر بـ 4.9 متر (16 قدم) وستكون سرعتها 9.8 متر/ثانية (32 قدم/ثانية). وفي نهاية الثانية الأخرى، سوف تسقط الكرة مسافة 19.6 متر، وستكون سرعتها 19.6 متر/ثانية.

القوى الكونية الاربع

القوى الاربع في الكون قسمت إلى اربع قوى بواسطة الإنسان وهو مناسب لبناء نظريات جزئية ولكن قد لا يلائم مما هو أعمق من ذلك وفي النهاية يأمل الفيزيائيون أن يجدوا نظرية موحدة تفسر سائر القوى الاربع كمظاهر مختلفة لقوة واحدة وقد يقول الكثير إن هذا هو الهدف الأول من الفيزياء في العصر الحاضر ولقد جرت محاولات ناجحة لتوحيد ثلاث من القوى الاربع وبقيت مسألة القوة الرابعة وهي الجاذبية والقوى الاربع هي : الأولى القوة النووية الشديدة : وهي تقوم بربط الجزيئات الأولية للمادة داخل النواة برباط من البروتونات والنيترونات والمكونات الأولية لها المسماة الكواركات بأنواعها المختلفة وأضدادها ، وهي أشد القوى الطبيعية المعروفة لنا في الكون لذا يطلق عليها القوى الشديدة والتي تتميز بشدتها فقط داخل نواة الذرة ولكنها تتضاءل عبر المسافات الأكبر وتحمل هذه القوى جسيمات غير مرئية تسمى غيلون gluon وهذه القوة لها خاصية الحصر مما يحول دون الحصول على غلوون بذاته وبسبب هذه الخاصية ترتبط الجسيمات في مجموعات مؤتلفة ليس لها لون وهذه المجموعات تشكل جسيمات تسمى ميزونات mesons والتي لم تكتشف إلا في نهاية السبعينات من القرن العشرين وتتميز بميزة تسمى الحصر أي التحديد والاقتصار وهو ما يجعل عدم وجود غلوون مقتصر بذاته لأن للغلوونات ألوان ( يحدد لها الون الأحمر والأخضر والأزرق ) فبدلا من ذلك يجب أن يكون لدينا مجموعة من الغلوونات تتجمع ألوانها لتؤلف اللون الأبيض ومثل هذه المجموعة يشكل جسيماً غير مستقر يدعى الكرة الصمغية Glueball وهذا الحصر الذي يحول دون مشاهدة الكوارك والغلوون منعزل كأنه يجعل مفهوم الكواركات والغلوونات بكامله شبه جسيمات ما ورائية لكن هناك خاصية أخرى هي الحرية المقاربة Asymptotic تجعل مفهوم الكواركات والغلوونات واضح المعالم وفي الطاقات العادية تكون القوة النووية الشديدة كبيرة فعلاً وتمسك بالكواركات مشدودة إلى بعضها البعض إلا أن التجارب مع المسرعات الضخمة للجسيمات تبين أنه في الطاقات العالية تضعف القوة الشديدة كثيراً فتتصرف الكواركات والغلوونات وكأنها جسيمات حرة . والقوة الثانية هي القوة النووية الضعيفة : وهي قوة ضعيفة وذات مدى ضعيف للغاية لا يتعدى حدود الذرة وتساوي 10-13 من شدة القوة النووية الشديدة وتقوم بتنظيم عملية تفكك وتحلل بعض الجسيمات الأولية للمادة داخل الذرة كما هو الحال في تحلل العناصر المشعة ، لذا فهذه القوى هي التي تتحكم في عمليات فناء العناصر وهي المسئولة عن النشاط الإشعاعي وتحمل هذه القوى جسيمات إما سالبة أو عديمة الشحنة تسمى البوزونات bosons وهي ناقلة ثقيلة تحمل قوة ضعيفة وسميت هذه الجسيمات (W+) ،(W-) ، (°Z) ولكل منها كتلة تقارب 100جيجا إلكترون فولت GEV . والقوة الثالثة هي القوة الكهرومغناطيسية : وهي تربط الذرات بعضها ببعض داخل جزيئات المادة مما يعطي للمواد على اختلافها صفاتها الطبيعية والكيميائية ، ولولا هذه القوة لكان الكون مليئأً بذرات العناصر فقط ولما وجدت الجزيئات والمركبات وبذلك لا يمكن وجود حياة إطلاقا وهذه القوة هي التي تؤدي للإشعاع الكهرومغناطيسي على شكل فوتونات وهو ما يسمى الكم الضوئي وتنطلق الفوتونات بسرعة الضوء وتؤثر في أي جسيم يحمل شحنة كهربائية ومن ثم فهي تؤثر في جميع التفاعلات الكيميائية والجاذبية الكهرومغناطيسية بين الإلكترونات المشحونة سلباً وبين البروتنات المشحونة إيجابياً داخل النواة تجعل الإلكترونات تدور حول نواة الذرة تماماً كما تجعل الجاذبية الارض تدور حول الشمس ونسبتها إلى القوة النووية الشديدة نسبة واحد إلى مائة وسبعة وثلاثون 1|137 .القوة الرابعة هي قوة الجاذبية : وهي على المنظور القريب ضعيفة جدا حيث تساوي 10-39 من القوة النووية الشديدة ، أما على المدى الطويل فهي القوة العظمى في الكون حيث تمنع الجرام السماوية من الاصطدام ببعضها البعض وتجعلها تسير في مسارات منتظمة وكلما زادت كتلة الجرم السماوي أو قربت مسافته من جرم آخر زادت الجاذبية والعكس صحيح ولها خاصيتين يمكن ملاحظتها عن طريقهما أولاً أنها تفعل على مسافات بعيدة وثانياً أنها تعمل على الدوام ويتضح ذلك جليا في الأجرام التي تدور حول بعضها كالكواكب والشمس أو الكواكب والأقمار التي تتبعها ويبحث العلماء الآن عن موجات الجاذبية المنتشرة في الكون والتي تسير بسرعة الضوء ويفترض وجود هذه القوة على شكل جسيمات خاصة داخل الذرة لم تكتشف بعد وتسمى الغرافيتون Graviton وهي جسيمات بدون كتلة ذاتية وبالتالي فالقوة التي يحمل هي بعيدة المدى ..
اقترح العالم المسلم عبد السلام في الكلية الإمبراطورية بلندن وستيفن واينبرغ Steven Weinberg في هارفارد نظريات توحيد القوة النووية الضعيفة مع القوة الكهرومغناطيسية تماما كما وحد ماكسويل بين الكهرباء والمغناطيس مما جعلهما يحصلان على جائزة نوبل مع شلدون غلاشو Sheldon Glashow من هارفارد كذلك لأقتراحه نظريات مماثلة موحدة لتكما القوتين
وقد ادى النجاح في توحيد القوة النووية الضعيفة والقوة الكهرومغناطيسية إلى عدد من المحاولات لتوحيدهما مع القوة النووية الشديدة فيما يسمى النظرية الكبرى الموحدة ( Grand unified theory (G U T يقول ستيفن هوكنغ وهذا العنوان أقرب إلى المبالغة لأن النظريات الناتجة ليست كبيرة بهذا المقدار كما أنها ليست موحدة كلياً لأنها لاتشمل الجاذبية وهي ليس نظريات كاملة حقاً لأنها تحتوي على عدد من المتغيرات الوسطية Parameters التي لا يمكن التنبؤ بقيمها انطلاقاً من النظرية بل يجب اختيارها بحيث تتلاءم مع التجارب بيد أنها قد تكون خطوة نحو نظرية كاملة وموحدة كلياً



العناصر الكيميائية وتواجدها داخل المادة الحية

يتكون الكون من حولنا من عناصر كيميائية ، ويوضح شكل (1) جدول بأسماء عدد (102) عنصر كيميائي ، منها (92) عنصرا موجود في الطبيعة ، بالإضافة إلى عشرة عناصر أوجدها العلماء .
ومن أشهر العناصر المعروفة الكربون والهيدروجين والنيتروجين والكلور والفسفور والكبريت والنحاس والرصاص والسليكون والذهب والفضة .
وفي هذا الجدول تم ترتيب العناصر الكيميائية حسب الحروف الأبجدية ، وقد حدد العلماء رمزا بالحروف الأبجدية لكل عنصر ، وفي الجدول المشار إليه يشاهد هذا الرمز في العمود المجاور لكل عنصر .
وعادة يوجد العنصر متحدا مع عنصر أو عناصر أخرى ، وقليلا منها ما يوجد منفردا مثل الذهب والفضة . وقد وضع العلماء هذه العناصر في قائمة دورية (شكل2) تشمل توزيعات رأسية تعرف باسم" مجموعات" بينما الصفوف الأفقية يعرف كل منها باسم "دورة" .
والوحدة البنائيه لكل عنصر هي الذرة ، وهذه لا يمكن رؤيتها حتى باستخدام أعظم الميكروسكوبات المكبرة بسبب الصغر وخفة الوزن الشديد لحجم الذرة . وتتكون الذرة من كتلة في المركز تعرف باسم "نواة" تحيط بها جسيمات غاية في الصغر وخفة الوزن تعرف باسم "إلكترونات" وهذه تدور حول النواه . وتتكون النواة عادة من طرازين من الجسيمات تعرف باسم البروتونات والنيوترونات .
ومن المهم أن ندرك أن البروتون له شحنة موجبة (+) ، بينما النيوترون عديم الشحنة ، وبهذا فإن نواة الذرة في مجملها تكون موجبة الشحنة . أما الإلكترون فهو سالب الشحنة . وفي أية ذرة نجد عدد البروتونات يساوى عدد الإلكترونات .
وبهذا فإن الذره متعادلة الشحنة . وقد يتساوى عدد البروتونات مع عدد النيوترونات في الذره الواحدة . ويقدر وزن الذرة بمجموع عدد البروتونات والنيوترونات . وقد اتفق العلماء على أن لكل عنصر (وزن ذري) هو مجموع عدد البروتونات والنيوترونات ، وأن لكل عنصر أيضا(عدد ذري) هو عدد البروتونات في نواة الذرة . وفي لوحة الجدول الدوري (شكل2) يلاحظ أن العدد الذري يوجد إلى يسار رمز العنصر ، بينما الوزن الذري يوجد أسفل رمز العنصر .
ومن المهم أن نلاحظ أن العناصر في هذا الجدول مرتبة حسب العدد الذري . وقد وجد أن العناصر التي لها نفس الوزن الذرى تكون خصائصها متقاربة ، وذلك مثل الحديد و الكوبلت والنيكل . وتدور الإلكترونات حول النواة في مدارات ، يعطى المدار الأقرب إلى النواة الرمز(k) ويطلق على المدارات التالية تباعاً الرموز L ثمM ثم NثمO ثمP ثمQ .
ويستوعب أي مدار عدداً من الإلكترونات أقصاه هو العدد الناتج من معادلة 2 (ن)2، حيث ن تمثل رقم المدار ، على أساس أن المدارات ترقم تباعا من قرب النواة إلى الاتجاه البعيد عنها . ويمكن لأي مدار بالطبع أن يحتوى على عدد من الإلكترونات أقل من الحد الأقصى لاستيعاب هذا المدار.
ويوضح الشكل رقم (3) عدد الإلكترونات في كل مدار لعناصر الجدول الدوري . وتتحد ذرات نفس العنصر معا لتكون ما يعرف باسم جزيء العنصر ، فذرة الهيدروجين تتحد مع ذرة مثلها لتكون جزئ الهيدروجين . وفي مثال آخر تتحد ذرة الأكسجين مع ذرة مثلها لتكون جزئ الأكسجين (شكل 4). وقد تتحد ذرات لعناصر مختلفة مع بعضها البعض لتكون "مركبات" ، وهذا يقتضي إعادة ترتيب لمسار الإلكترونات فيها لتنتج عن هذا الاتحاد مركبات ثابتة .
وتحدث إعادة ترتيب هذه الإلكترونات بأي من الأسلوبين الآتيين :
(أ) تقوم كل ذرة بإعطاء أو أخذ إلكترونات :
مثال ذلك الاتحاد بين ذرة الصوديوم التي تترتب إلكتروناتها وفقا للنظام (1:8:2) ، وذرة الكلور التي تترتب الكتروناتها وفقا للنظام (7:8:2)، حيث تعطى ذرة الصوديوم إلكترونا لذرة الكلور ، وبذا يكون المدار الأخير لكل من الذرتين مشبعا ، وبهذا أيضا ينتج لدينا أيون صوديوم موجب (+) ، وأيون كلور (-) (شكل 5) ، وبهذا تنشأ قوة جذب بين الأيونين تربط بينهما . وإذا ما أذيب كلوريد الصوديوم في الماء تفكك الأيونين عن بعضها البعض .
وفي مثال آخر تعطى ذرة الليثيوم (1:2) إلكترونا لذرة الفلور (7:2) وبذلك يصبح المدار الأخير لكل منهما مشبعا ، وبهذا أيضا ينتج لدينا أيون ليثيوم موجب ، وأيون فلور سالب(شكل 6) . وقد تتحد ذرة واحدة من عنصر مع ذرتين من عنصر آخر ، مثال ذلك اتحاد ذرة واحدة من الكالسيوم ( 2:8:8:2) مع ذرتين من الكلور (7:8:2) لتكوين كلوريد الكالسيوم ، حيث تعطى ذرة الكالسيوم إلكترونا لكل ذرة من ذرتي الكلور ( أي أن ذرة الكالسيوم تعطى ذرتا الكلور إلكترونين ) (شكل 7).
(ب) الشراكة في الإليكترونات :
مثال ذلك اتحاد ذرة الكربون (2:4) مع أربع ذرات للهيدروجين لتكوين غاز الميثان (CH4 ) , فتسهم إلكترونات الهيدروجين الأربعة في تشبع المدار الثاني لذرة الكربون ، كما تسهم الالكترونات الاربعة فى المدار الثانى لذرة الكربون في تشبع المدار الأول لكل ذرة من ذرات الهيدروجين الأربع (شكل 8) .
البروتوبلازم
يكون البروتوبلازم مادة خلايا جميع الكائنات الحية من أبسطها تعقيدا حتى الإنسان . و قد قام العلماء بدراسة مكونات مادة البروتوبلازم فوجدوا أنها تتكون من بعض العناصر الموجودة في مكونات البيئة من حولنا , و لكن نسبة تواجدها في البروتوبلازم تختلف عن نسبة تواجدها في البيئة و يوضح الشكل (9) أن الأوكسيجين يكون 76% من مادة البروتوبلازم , و يكون الكربون 10.5 % و الهيدروجين 10% و النيتروجين 2.5% . كما توجد في البروتوبلازم عناصر أخرى و لكن بنسب أقل مثل الفسفور و الكبريت و الكلور و الصوديوم و الماغنسيوم و الكالسيوم و الحديد . و بالطبع تختلف نسب وجود هذه العناصر في الكائنات المختلفة و كذا في الخلايا المختلفه لنفس الكائن الحي .
ويوضح شكل (10) جزءاً من قائمة الجدول الدوري و فيه تم رسم نواة كل عنصر و الإلكترونات التي تدور حولها في مدارات , و قد كتب في نواة كل عنصر عدد البروتونات فيه و هو يساوى عدد الإلكترونات التي تدور حول النواة .
و يلاحظ في هذا الشكل ما يلي :
(أ) أن رسم ذرات كل من الهيدروجين و الكربون و النيتروجين و الأوكسيجين أحيط ببرواز داكن , وهذه الذرات تكون 99% من البروتوبلازم .
(ب) أن رسم ذرات كل من الصوديوم و الماغنسيوم و الفسفور و الكبريت و الكلور و البوتاسيوم و الكالسيوم و الحديد أحيط ببرواز رفيع , وهذه الذرات توجد في الكائنات الحية ولكن بنسبة أقل من نسبة المجموعة التي ذكرت في البند (أ) .
(ج) أن رمز ذرات كل من البورون و الكوبالت و النيكل و النحاس و الزنك وضع تحته خط ، وهذه الذرات توجد بنسب ضئيلة جدا في الكائنات الحية .
و يتم داخل جسم الكائنات الحية مئات من التفاعلات الكيميائية المختلفة التي تعتمد عيها حياة هذه الكائنات و تلزم العمليات الحيوية من تنفس و حركة وهضم وخراج ..... و غير ذلك .
و تتحد العنصر الكيميائية داخل الجسم لتكون مركبات , و وتشمل هذه المركبات الماء و المواد الكربوهيدراتية و السكرية و المواد الدهنية و المواد البروتينية و الأحماض النووية. و يوضح( الشكل11) نسب هذه المركبات بالوزن في البروتوبلازم . و توصف المواد السكرية و المواد الدهنية و المواد البروتينية و الأحماض النووية بأنها مواد عضوية organic substances , فهي تنتج بواسطة الكائنات الحية , و يدخل الكربون و الهيدروجين و الأوكسيجين بصفة أساسية في تركيبها , كما يدخل النيتروجين في تركيب الكثير منها .فضلا على أن للمركبات العضوية خصائص مشتركة أخرى , و يمكن الآن تخليق المركبات العضوية في معامل البحوث . و قد تتصل ذرات المركبات العضوية في سلاسل فيما يعرف باسم مركبات غير حلقية Acyclic compounds (شكل12) ، أو قد تتصل ذراتها معا لتكون حلقات , فتعرف عندئذ باسم مركبات حلقية cyclic compounds (شكل 13) .
وتتركب المواد الكربوهيدراتية من عناصر أساسية ثلاثة هى الكربون والهيدروجين والأوكسيجين ، بحيث تكون نسبة عدد ذرات الأوكسيجين إلى عدد ذرات الهيدروجين هى 2:1 . ومن أمثلة المواد الكربوهيدراتية سكر الجلوكوز C6H12O6 وسكر المالتوز C12H22O11 . ويعتمد الكائن الحي على المواد الكربوهيدراتية بصفة خاصة في إنتاج الطاقة اللازمة لأداء وظائفه الحيوية.
وتتركب المواد الدهنية من عناصر الكربون والهيدروجين والأوكسيجين آلا أن نسبة عدد ذرات والأوكسيجين إلى عدد الهيدروجين تقل عن 2:1 . ويعتمد بناء المواد الدهنية على مركبات تعرف باسم الأحماض الدهنية التي ترتبط عادة مع كحولات معينة أشهرها الجلسرين وبذا تتكون المادة الدهنية (شكل 14).
وتكون المواد الدهنية التراكيب الدهنية في جسم الكائن الحي ، كما تدخل في تركيب أغشية خلايا الجسم . وتعتبر الدهون مصدرا غنيا للطاقة . أما المواد البروتينية فهي تحتوى على عنصر النيتروجين ، بالإضافة إلى الكربون والهيدروجين والأوكسجين . والوحدة البنائية للمواد البروتينية هى الأحماض الأمينيه . ويوجد في الجسم عشرون طرازا من الأحماض الأمينية التي تختلف بعضها عن بعض في تكوينها الكيميائي .
ومن أمثلتها الحمض الأميني glycine جليسين H2N.CH2.COOH . وتكون المواد البروتينية مادة العضلات ، كما تدخل في تركيب أغشية الخلايا وكذا في تركيب الشعر وبعض الإفرازات مثل الإنزيمات والهرمونات .
ومن المواد العضوية الموجودة في الخلايا ما يعرف باسم الأحماض النووية ، وهما حمضان : الحمض النووي الريبوزى RNA و الحمض النووي الدى أوكسي ريبوزى DNA . ويتكون الحمض النووي بصفة عامة من سكر ومركبات نيتروجينية وفوسفور .
ويكون الحمض النووي DNA المادة الوراثية بالخلية ،كما يلعب الحمض النووي RNA دوراً أساسيا في بناء البروتينات التي يعتمد عليها بناء الجسم وأيضا الأداء الوظيفي له .

الطاقة الكهربائية

ما هي الكهرباء؟
حسب النظرية المكروسكوبية (المجهرية) التي قدمها هندريك انطوان لونتز سنة 1895,(1853-1928)فان الكهرباء هي الطاقة التي تخلقها حركة الالكترونات في جسم موصل.
ومن هذه الحركة يتولد التيار الكهربائي.ويمكن ان يتولد تيار كهربائي ,ايضا ,نتيجة فصل الكترونات عن ذرتها عن طريق الاحتكاك او الحرارة او المفعول الكيماوي ("قصف"تلك الالكترونات بالكترونات اخرى).وهنالك عناصر "تخلي سبيل " ذراتها دون ان يتطلب ذلك جهدا كبيرا:انها المواصلات (النحاس,الفضة,الالومنيوم).اما الهواء وبعض المواد مثل الزجاج والمطاط ,فهي عازلة .
تتولد الكهرباء عن الديناموات (مولدات).والدينامو عبارة عن وشيعة يلتف حولها سلك موصل , وتدور بين قطبين مغناطيسيين.
وقد قام فاردي بتجربة,في هذا المضمار,سنة1831 وقد قام وشيعة (من الصنف المذكور ) من حقل مغناطيسي ,ثم يبعدها عنه بالتناوب. والتربينه البخارية هي الاداه المستعملة غالبا لجعل الديناموات تدور. والتربينات الهيدروليكية هي التي تشغل المحطات الموجودة قرب الشلالات او السدود كما ان عدد المحطات النووية المعتمدة بدورها لنفس الهدف,في تزايد مستمر.ويستعمل الفحم والمازوت عادة لتسخين ماء التربينات البخارية
ولكن الجانب السلبي في هذا يتمثل في كونهما يلوثان الهواء. اضافة الى هذا فان معدل ما يستهلك منهما الان يجعلنا نستخلص انهما سيستنفذان بعد حوالي قرنين. فما هو الحل الذي سيتم اللجوء اليه اذاك؟
لا شك ان المشروع الذي اشرنا اليه سينجز,ولكن ذالك لن يتم في وقت قريب وبالتالي فلن تتوافر 20000 مليار من الكيلوواطات (ضعف القدر الضروري الان) سنة 2000,بهذه الطريقة التي ما تزال تنتمي الى مجال التصور الذهني. بالنظر الى كل هذا,صيغت مشاريع اخرى,وهي الان قيد الدرس.وهناك واحد من بينها يقتضي استعمال الطاقة الناتجة عن المد. بل ان هناك مصنعا يشتغل بهذه الطاقة في فرنسا (يشرف على مصب "الرانس" ببريطانيا)وينتج حوالي 30000كيلوواط.
تاريخ الكهرباء:
اصل كلمة كهرباء العربية كهربا ( وهو صمغ شجرة اذا حك صار يجذب التبن نحوه).
فالكهرباء الستاتيكية (السكونية)هي اول ما عرف من اشكال الكهرباء . ويمكن بالفعل ان تتولد
اذا ما حكت قطعة راتنج (مادة صمغية تنتجها بعض النباتات ) شبيهة بالعنبر...
بعد ذلك بمائة وثلاثين سنة . الانجليزي ستيفن غراي (1670-1736) جمع لائحة تتضمن اسماء العناصر الموصلة والعناصر العازلة للكهرباء .وفي 1733,اكتشف الفرنسي شارل دوفاي 1698-1733وجود شحنة كهربائية موجبة واخرى سالبة:ان الشحنتين من طبيعة واحدة تتنابذان, وشحنتين متعارضتين تتجتذبان.
كانت اول بطارية كهربائية هي "قنينة ليد "(وليد هو اسم المدينة الهولندية التي اخترعت فيها).تلك كانت قنينة مليئة بالماء سدادتها الزجاجية يخترقها مسمار يطال السائل.وعن طريق المسمار ,تبث شحنة في الماء المعزول داخل الزجاج.فاذا احدث تماس بين المسمار وموصل اخر تنتج عن ذلك شرارة.
وفي 1752,تمكن الامريكي بنجامين فرنكلين 1706-1790,في وقت كانت خلاله السماء تبرق وترعد,من توجيه البرق في لحظة ما الى قنينة ليد,باستعال طيارة ورقية,مبرهنا بذلك على كون العواصف الرعدية من طبيعة كهربائية.وتوالت التجارب والاكتشافات بسرعة.فصنع الكسندر فولتا اول بطارية كيميائية (حوالي 1800),اذا راكم اسطوانات من فضة واخرى من توتياء ،تفصل بينهما حلقات من ورق مقوى مشرب بالماء المالح.
وفي سنة 1820,ابرز الدنيماركي ويرستد (1777- 1851) ان هناك علاقات وثيقة بين الكهرباء والمغناطيسية. وذلك ما اكده اندري ماري امبير,اذ اوضح ان لقضيب فولاذي ممغنط نفس خصائص الوشيعة المكهربة. وقد اخترع هذا الاخير,"المقياس الغلفاني" لقياس قوة التيار. وفي 1826,فسر غ. س. اوم (1787-1854) ظاهرة ايصال اجسام صلبة للكهرباء,ووضع تعريفا للجهد الكهربائي(=قوة دافعة كهربائية),ومفعوله على الموصلات.
وفي 1864,قدم ماكسويل 1831-1879,في نظريته الكهرطيسية,تركيبا لكل المعارف المتعلقة بالكهرباء. واخيرا,قدم البرت انشتاين تفسيرا لمجمل الظواهر الكهرطيسية في اطار نظريته النسبية.
الطاقة الكهربائيةفي المستقبل!
يعود30%من المنتوج الكهربائي العالمي الى الولايات المتحدة(أي انها تنتج 2356 مليار كيلوواط)وهي تملك المحطة الكهربائية الثانية في العالم من حيث الاهمية(سد"غراند كوليه" طاقته: 9,8 ميغاواط) بعد محطة ايتايبو (البرازيل, البراغواي),التي تشتغل منذ 1982 وتنتج 12,6 ميغاواط.وفي 1987 كان الاتحاد السوفيتي(ولم يكن بعد قد انقسم الى دول عديدة) يحتل المرتبة الثالثة(سعة:1295 مليار كيلوواط).وهناك عدد من الدول يزداد فيها استهلاك الكهرباء بنسبة اكبر من تلك التي يزداد بها في الولايات المتحدة.ومع هذا, يتوقع ان يستغل في هذه الدول ربع المنتوج العالمي ,سنة 2000.
ان التطور التكنولوجي يمكن من سد الحتجات الانية في هذا المضمار.ولكن لن تتفاقم ازمة الطاقة بشكل مقلق قبل القرن الواحد والعشرين.الا ان الوقت والمال اللازمين لتحقيق المشاريع المشار اليها اعلاه يحسبان بالعقود وبالملايير.والكثير من الخبراء في هذا المجال يرون انه من الواجب الشروع في معالجة المشكل الان,قبل ان يفوت الاوان.
الكهرباء احد اكثر مصادر الطاقة وفرة.فهي موجودة في كل شئ.وتمدنا الكهرباء بالحرارة والضوء. وهي التي تسبب القوة المحركة للمحركات التي تسير القاطرات والشاحنات والمعدات الالية.
وبدون الكهرباء لن يكون لدينا راديو او تلفزيون او تلفون .
ما هي الكهرباء؟
الكهرباء هي قوة موجودة في جميع المواد الصلبةوالسائلة والغازية.تتكون المادة من ذرات (اصغر جسيمات يمكن ان ينقسم اليها أي شيء).وتحتوي حبة الرمل الواحدة على الاف الملايين من الذرات .والجزء الخارجي من الذرة يحتوي على جسيم(او اكثر)يسمى الكترونا.اما في داخل الذرة,عند المركز فتوجد نواة صغيرة تتكون من جسيمات تسمى بروتونات ونيوترونات.
الالكترونات والبروتونات :
يفترض ان الالكترونات عليها "شحنة سالبة"وان البروتونات عليها "شحنة موجبة".وفي العادة يتساوى عدد الالكترونات مع عدد البروتونات .لكن في بعض المواد,خصوصا الفلزات ,تكون للذرات الكترونات لها حرية الحركة فيما بين الذرات .
التيار الكهربائي:
ان الكهرباء التي نستخدمها في التسخين والاضاءة والاغراض الاخرى تسمى "تيار كهربيا". يسري التيار الكهربائي في اسلاك الفلز على هيئة الكترونات تتحرك بين ذرات الفلز وكل الكترون له شحنة كهربية.ومع تحرك الاكترونات تتنتقل الشحنات على طول السلك بسرعة عالية جدا.

المولدات الكهربائية

هنالك طريقتان رئيسيتان للحصول على التيار الكهربائي أولهما توليده في بطارية من تفاعلات كيماوية والثانية إنتاجه بالتأثير أو الحث الكهرمغنيطي باستخدام اله تدور ملفا في مجال مغنطيسي (أو تدور مغنطيسا في ملف سلكي )وهذه الإله تسمى مولدا كهربائيا (والصغير منها يسمى أحيانا دينمو) واسهل طريقه لتطبيق هذا المبدأ عمليا هي تدوير ملف سلكي بين قطبين مغنطيس دائم وهذا في الواقع هو ما فعله فإرادي عام1831 وليس من المبالغة القول أن نمط حضارتنا الحالية وطرق المعيشية تعتمد إلى حد بعيد على اكتشافه ذالك فبدون الكهرباء تعدم وسائل الحياة العصرية فلا أناره ولا تدفئه ولا وسائل نقل للملايين بالقطارات الكهربائية ولا مصاعد ولا مكنات للمصانع ولا مئات من الأدوات والاجهزه الكهربائية التي نستخدمها يوميا كان أول مولدات فإرادي نموذج مختبري صغير يدار باليد أما في محطات توليد القدرة الحديثة.
فتدار المولدات بوسائل ميكانكيه وفي المحطات التي تعمل بالفحم أو بالزيت أو الطاقة النواويه تدار المولدات بعنيفات (تربيات)بخارية وتتصل التربيات مناشره بالمولدات وتسنى المجموعة مولدا تربينياوفي المحطات الكهربائية تدوير المولدات.
بالتوربينات المائية ولاعتماد هذه المحطات على القده المائية تشيد في مواقف الشلالات الطبيعية أو متساقط المياه الصنعيه علفى مجاري الانهر .ويبنى لهذا الغرض سد لحصر مياه المسقط وتحويلها في انبوب ضخم لتدير بسقوطها الى المستوى الخفيض تربينا مائيا ومجموعه الموالد التربيني عاى اختلاف انواعها هي وسيله لتحويل الطاقه المكانكيه الى طاقه كهربائيه وقد اسنبط العلم البريطاني (جون) فلنع قاعده تساعد في تحديد اتجاه التيار المستولد في مواصل عندما يحرك في مجال مغنطيسي وتعرف لقاعده اليد اليمنى واذا كان الموصل المدار بهيئه ملف فمن الواضح ان التيار سيغير اتجاهه كل نصف دوره فالتيار الذي ينتجه هذا النوع من المولدات يتغير من الصفر الى الذروه في اتجاه معين ثم ينخفض الى الصفر عندما يتعامد الملف مع المجال ثم يتعكس اتجاه التيار في الملف ويبلغ الدوره في الاتجاه المعاكس قبل ان يعود ثانيه الى الصفر وهذا .التواتر التياري يسنى تيارا مناويا .والتردد هو عدد المرات التي تتكرر فيما مده الدوره في الثانيه .
والتيارات المولده في جميع محطات توليد القدره وهي تيارت متناويه لان هذه التيارت يمكن تغييرهبسهوله محول كهربائية .
في المولدات الصغيرة كدينامو الدراجة مثلا يحصل على مجال المغنطيسي من المغنطيس دائم أما المولدات الضخمة فتستخدم المغانط الكهربائية وتدور داخل الملف السلكي وليس العكس .
والتأثير الحاصل هو نفسه, فالتأثير في هذا الحالة يتولد الملف الثابت (العضو الساكن) بتحريض (آو حث)المجال المغنطيسي المتغير الحاصل في المغنطيسي الدوار (العضو الدوار).
توليد الكهرباء

البطاريات:
للبطارية طرف سالب وطرف موجب، وعندما يوصل سلك بين طرفين تسرى عبره الالكترونات من الطرف السالب الى طرف الموجب
البطارية الجافة :
هي كتلك التي نستخدمها في راديوا الترانزستور او مصباح البطاريه اليدوي ، تتحرر الالكترونات بالتأثر الكيميائي لكلوريد الامونيوم {ملح النشادر}على الزنك 0ومع استخدام البطاريات ستنفذ الكيماويات الموجوده بها حتى يتوقف تحرر الالكترونات 0عندئذ تخمد البطارية ، المركز الحمضي الرصاص: وهو نوع البطاريات المستخدمه فالسيارات ،يحدث التفاعل الكيميائي بين الرصاص والحامض الكبريتيك .هذا النوع من البطاريات يمكن شحنه مرة ثانية ، حيث توصل البطاريه بمصدر للتيار الكهربائي وتعاد الالكترونات مرة اخرى الى حيث كانت من قبل في الذرات
المولدات الكهربائية: تنتج هذه المولدات معظم الطاقه الكهربائية التي تولدها محطات توليد القدره في العالم يعتمد عمل المولدات على العلاقه الوثيقه بين الكهربيه والمغناطيسيه فعندما يتحرك مغناطيس في سلك على شكل ملف فان تياراً كهربياً يستحث (ينتج)في سلك معضم مولدات محطات توليد القدره بها مغناطيسات ضخمه تتحرك في ملفات سمكية النحاس او ملفات تدار حول مغناطيسات وتدار معظم المولدات بواسطة توربينات والتوربينات عباره عن عجلات الى حد كبير طاره السفينه البخاريه وهي تدار بالبخار او الماء او الغاز
نقل الكهرباء : يمكن نقل القدره الكهربيه لمئات الكيلو مترات م محطات توليد القدره الى منازل والمصانع والمدارس وغيرها من المنشآت التي تستخدمها تنتقل الكهرباء عبر الكابلات ممتده عبر الارض او عبر خطوط الضغط العالي الممتده على ارتفاع عال فوق الارض وتمر القدره الكهربيه في طريقها بعدة محولات بعض المحولات يزيد من الضغط (الجهد) الكهربي بحيث لا تفقد كهرباء اثناء الانتقال لمسافات طويله وهناك محولات تخفض الضغط(الجهد)حسب الطلب

ما هي طبيعة الطاقة الكهربائية ؟
ان الالكترونات متحركة وفي المعادن تتحرك بحرية مننقطة الى اخرى وفي احد انابيب التلفزيون تحتاز الفراغ المسافة القصيرة التي تفصل بني الشاشة والاقنية الاكترونيةويملك كل الكترون طاقة اضافية سلبية وتحركها يؤدي الىوجود التيار الكهربائي . وفي غياب القوة فان الاكترونات تبقى جامدة وينعدم وجود
التيار ولتحريك الاكترونات يكفي تشغيلها بواسطة القوة الكهربائية ونعلم جيدا ان طاقتين كهربائيتين متناقضتين ، تجتبذان بعضهما البعض ، والالكترونات تدخل شبكة معدنية يمكن جذبها بواسطة الجانب الايجابي للبطارية .وفي غياب الاحتكاك وخاصة في الفراغ فان الالكتروناتالمتسارعة على طاقة معينة حتى تصل الى وقت تبلغ فيه الانور (القطب الموجب). هذة الطاقة ناتجة من شحن الالكترونات بالطاقة الكربائية ، واللتي تكون وجدتها الفولت بين نقطة الانطلاقونقطة الوصول ،فطاقة الحركة للمتزلج توازي الفرق في طاقة القوة بين نقطة الانطلاق ونقطة الوصول. وعلى سبيل المقارنة فان قوة المولد موازية لارتفاع السد ، والقوة الكهربائية موازية لقوة المياة .ان القدرة التي يستوعبها محرك ما تكون "VI " وال "V "هي الفولتاج ، الذي يغذي المحرك ، وال "I " هي حجم التيار الكهربائي الذي يجتاز بوبينات المحرك .لماذا ينفجر بعض الاجسام ؟
لماذا يحدث انفجار في مكان مغلق اذا دمجنا بين الهواء والنفط وعمدنا الى تمرير شرارة ما ؟ ببساطه لان في الانطلاقلدينا الهيدروكاربور الذي هو النفط ذرات من الكربون مرتبطه بذرات من الهيدروجين . وهكذا تقوم الشرارة بتدمير العلاقات بين الكربون والكربون من جهة ،والكربون والهيدروجين من جهة أخرى لتكوين علاقه كيميائيه جديده مازجةهذه الذرات بأوكسجين الهواء مما يعني الانفجار
هل يمكن استعمال المياه كمحروقات بدلا من النفط ؟
حسب مبدا ان أي اله حرارية لا يمكنها القيام باي عمل الا اذا اقترضت الحرارة من مصدرحار واعادتها الىمصدر بارد ،وفي الواقع ان جزءا واحدا من الحرارة التي تبعثها هذة
المصادر الحارة تتحول الى طاقة ميكانيكية .
اذا من أين تأتي هذه الحرارة ؟
النفط؟في محرك السيارة يأتي المصدر الحار مناحتراق النفط الذي يحتوي فقط على ذرات من الكاربون
والهيدروجين واثناء الحركة تمتزج هذة الذرات مع اوكسجين الهواء لتشكيل جزيئات من ثاني اوكسيد الكربون CO2 والمياة H2O وهذة الجزيئات تملك طاقات وصل اكثر اهمية من تلك ا لتي تصل ما بين الكربون والهيدروجين في النفط ،ولشرح ذلك بصورة اخرى فان جزيئات الCO2,والH2O والاكثر استقرار من النفط تحتاز بطبيعتها الى طاقه من اجل التكوين فنقول عندها بانها مرتبطة بقوة وعليه فان
جزء من الاساسية لم يعد يستعمل ويتبخر على شكل حرارة وهذا ما نطلق اسم ( احتراق النفط)

المرجع:-

الطاقة الكهربائية

الطاقة الكهربائية
أسس ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية وادارة الاحمال الكهربائية

الطاقة
________________________________________
الوضع الحالي في قطاع الطاقة

* تمتلك منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا نحو 57% من الاحتياطي العالمي المثبت من البترول وكذلك 41% من الموارد المثبتة للغاز الطبيعي.

* يعتبر معدل النمو السكاني الذي يبلغ نحو 2% سنويا من بين أعلى المعدلات في العالم, وينخفض متوسط نصيب الفرد من العائدات بسرعة.

* بافتراض متوسط نمو لإجمالي الناتج المحلي نحو 1.4% حتى عام 2010, تقدر الاحتياجات من الاستثمار الكلي بنحو 300 إلى 350 مليون دولار بأسعار 1990, منها نحو 55% في قطاعي البترول والغاز.

* بمتوسط معدل كهربة نحو 90% وأداء دول كثيرة بما يقرب من 100%, فإن الحصول على الكهرباء بصورة شاملة جيد, غير أن عددا يقدر بثمانية وعشرين مليون شخص لا يزالون يفتقدون إمكانية الحصول على الكهرباء ونحو ثمانية ملايين يعتمدون على الكتلة الأحيائية لتغطية كل احتياجاتهم من الطاقة.

* في كثير من البلاد تتقلب أسعار البترول, وتنخفض استعادة تكاليف الكهرباء, وتفتقد كفاءة العرض الكثير مما يرغب فيه, وكثافة الطاقة عالية نسبيا. فكثافة الكربون في المتوسط أعلى من دول منظمة التعاون والتنمية في الميدان الاقتصادي كما أن استكشاف إمكانيات الطاقة المتجددة دون المستوى المطلوب.

* لا يزال عبء قطاع الكهرباء على أموال الحكومية يتزايد في الكثير من البلاد ويصبح غير قابل للاستدامة.

* تتخلف المنطقة بالنسبة لتطبيق الإصلاحات في قطاع الكهرباء ولم يستثمر من الاستثمار العالمي الأجنبي المباشر سوى 4% فقط في القطاع في المنطقة. ولا يزال اشتراك القطاع الخاص في قطاع الكهرباء بالمنطقة منخفضا.

* يشكل نمو السكان والتحول الحضري السريع والنمو الاقتصادي ضغوطا على البنية الأساسية القائمة وطلبا عاليا نسبيا للحصول على استثمارات جديدة.

العناصر الرئيسية لاستراتيجية الطاقة: هناك اختلافات كبيرة في وضع قطاع الطاقة في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا ويتعين تفصيل الحلول بحيث تناسب كل دولة منفردة. غير أن هناك عددا من العناصر المشتركة:

* في معظم البلاد التي تمتلك موارد بترول وغاز كبيرة, ولكن متوسد دخل الفرد فيها آخذ في الانخفاض, فإن تقلبات الأسعار كبيرة واسترداد تكاليف الكهرباء منخفض. وقد أدى هذا في كثير من البلاد إلى استخدام غير كفء للموارد, وارتفاع كثافة الطاقة بالنسبة لاستخدامها وإلى زيادة المشكلات البيئية, وأدى أيضا إلى عبء متزايد بسرعة على أموال الحكومة, ولاسيما في قطاع الكهرباء.

* يقل تقلب السعر في الدول صافية الاستيراد لأنواع الوقود الأحفوري, كما أن استعادة التكاليف في قطاع الكهرباء كانت أفضل. ولكنها لا تزال تواجه تحدى كيفية تمويل الطلب المتزايد بسرعة على الطاقة بصفة عامة والكهرباء بصفة خاصة.

* هناك مجال واسع بصورة شاملة في المنطقة لتخفيض تكاليف توريد الكهرباء, وتحسين كفاءة العرض والاقتصادي في استهلاك الطاقة فضلا عن تنمية موارد طاقة متجددة.

وبالنظر إلى التحديات في قطاع الطاقة في المنطقة واستراتيجية مجموعة البنك الشاملة في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا, فإن العناصر الرئيسية لاستراتيجية قطاع الطاقة تركز على تحسين الإدارة والكفاءة وتتألف مما يلي:

ولدعم تطبيق هذه الاستراتيجية, هناك نطاق من الأدوات المتاحة من مجموعة البنك. فبالنسبة للدول التي لا تزال مؤهلة للاقتراض, تشمل هذه الأدوات المساعدة التقنية وقروض الاستثمار, والضمانات الجزئية للمخاطرة والقروض, والمساعدة من خلال صندوق البيئة العالمي وعدد من صناديق الائتمان التي يديرها البنك. وبالنسبة للمشروعات التي تشمل القطاع الخاص, يمكن أن يقدم الدعم عن طريق المؤسسة المالية الدولية ووكالة ضمانات الاستثمارات المتعددة الأطراف.

* تعزيز كفاءة واستدامة استخدام موارد الطاقة من خلال: (1) تقديم سياسات تسعير مناسبة في قطاعات البترول والغاز والكهرباء توفر حوافز لزيادة الكفاءة, (2) تعديل الأسعار بطريقة مرحلية تضمن استعادة التكلفة والجدارة الائتمانية للمنشآت في القطاع لتمكينها من دخول أسواق رأس المال المحلية والأجنبية لتمويل توسعها, في الوقت الذي تحمي الجماعات المعرضة للخطر من خلال المساعدة بأدنى الأسعار وكذلك/أو الدعم المستهدف, (3) وحيث تكون إدارة العائدات مفيدة.

* المساعدة في تطبيق الإصلاحات القانونية والتنظيمية, التي تفصل بين صنع السياسة, ووضع النظم والعمليات وتشدد على الحاجة لتوفير الطاقة بأقل تكلفة ممكنة فيما تراعى الحاجة إلى استخدام مستدام للموارد الطبيعية فضلا عن فتح القطاع لمشاركة القطاع الخاص وتوفير المنافسة.

ويشمل هذا, حيث يكون ملائما, تعزيز زيادة استخدام الغاز الطبيعي لتوليد الكهرباء, وتنمية موارد الطاقة المتجددة; وتحقيق تكامل أفضل بين إنتاج الكهرباء والمياه (تحلية المياه), وتنشيط التجارة الإقليمية في الكهرباء والغاز الطبيعي.

* المساعدة في إعادة هيكلة قطاع الكهرباء التي يمكن أن تشمل, استنادا إلى الوضع في البلاد وحجم نظام الكهرباء, الفصل بين المرافق المدمجة وتحويلها إلى شركات منفصلة لتوليد ونقل وتوزيع وإنشاء كيان مستقل لتشغيل الأنظمة. وحتى حينما لا يتوقع أن تتم الخصخصة على الفور, فإن هذا سوف يمكن من زيادة الشفافية وتوفير المنافسة النموذجية.

* المساعدة في تحسين مناخ الاستثمار الشامل لتمكين القطاع الخاص من الاستثمار في قطاع الطاقة وللمساعدة في تحسين إدارة الموارد وفضلا عن تحسين كفاءتها. وبخلاف بيع أصول الشركات القائمة أو أسهمها, يمكن لمشاركة القطاع الخاص أن تشمل أشكالا مختلفة من الامتيازات وعقود الإدارة, ومنتجي الكهرباء والمياه المستقلين من القطاع الخاص, والتعاقد مع جهات مقاولين خارج الشركة للقيام بعمليات التشغيل والصيانة, وإعداد الفواتير, وقياس العدادات وتحصيل قيمة الفواتير وغيرها من الخدمات فضلا عن الأشكال الأخرى من الشراكة مع القطاع العام. ويجب تشجيع مشاركة القطاع الخاص المحلي والإقليمي ويجب توجيه الاهتمام إلى تنمية الأدوات الداخلية لأسواق رأس المال.

* المساعدة في تحسين كفاءة الطاقة وتخفيض كثافتها. بخلاف وضع سياسات التسعير المناسبة والحوافز الأخرى, يمكن أن تشمل هذه التحسينات: (1) تسهيل توفير معدات الطاقة التي تتسم بالكفاءة, (2) إنشاء شركات لخدمات الطاقة ووضع آليات مناسبة للتمويل, (3) تحديد معايير بناء أكثر تشددا وأجهزة لإدارة الحمل للمستهلكين المحليين الكبار والمؤسسات الصناعية والتجارية, (4) المساعدة في تخفيض اشتعال الغاز

* تعزيز استخدام موارد الطاقة المتجددة. على الرغم من أن الكثير من الدول الفقيرة في موارد الطاقة قد بدأت في تعزيز موارد الطاقة المتجددة مثل الكهرباء المولدة من الريح أو الطاقة الشمسية ومشروعات توليد الكهرباء من المياه على النطاق الكبير أو الصغير , إلا أنه لا يزال هناك مجال كبير لمزيد من التنمية.

حافظة مشروعات الطاقة في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا

تتألف حافظة الطاقة من أربع مشروعات, يبلغ إجمالي قيمتها حوالي 306.4 مليون دولار أمريكيي, وهي ضمان جزئي لسندات صدرت بقيمة 100 مليون دولار لمشروع إعادة هيكلة قطاع الكهرباء وتوسيع نقلها في لبنان, وضمان جزئي للمخاطرة لمشروع الطاقة بالجرف الأصفر في المغرب, وعملية واحدة لصندوق البيئة العالمي تبلغ قيمتها 7.4 مليون دولار لمشروع تسخين المياه بالطاقة الشمسية في تونس. هذه هي تقريبا المشروعات الأربع تحت الإعداد, وتقدر قيمتها بنحو 300 مليون دولار. وبالإضافة, تشترك مجموعة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا للطاقة في برنامج للتعاون التقني مع دول مجلس التعاون الخليجي على أساس قابلية القيمة للرد..

إدارة الطاقة

يمثل قطاع الطاقة أهمية بالغة بالنسبة الى التنمية الاقتصادية والاجتماعية في بلدان إسكوا وذلك لمساهمته الفعالة في إجمالي الناتج المحلي في معظم الدول الأعضاء، إضافة" الى انه يؤمن حاجات القطاعات الاقتصادية والخدماتية كافة" من الطاقة. ولكن في وقت تبرز فيه حاجة ملحة لتوجّه منطقة إسكوا نحو تنمية اكثر استدامة"، يتميّز قطاع الطاقة في هذه المنطقة بأنماط إنتاج واستهلاك غير مستدامة، وبكثافة عالية للطاقة والعديد من الآثار السلبية على البيئة.

وفي إطار خطة إسكوا المتوسطة الأمد الجديدة للأعوام 2002 – 2005 التي تؤكد على الحاجة الى تنمية اكثر استدامة، ركز فريق الطاقة بشكل ملحوظ على مسألة استدامة قطاع الطاقة، ولا سيما في ما يتعلّق بالاعتبارات المحورية التي حددّتها خطة عمل جوهانسبرغ، وهي: سهولة الإمداد بالطاقة، الطاقة المتجددة، ترشيد وكفاءة الطاقة، الوقود الاحفوري النظيف والطاقة في النقل.

لذلك تتوجه أنشطة فريق الطاقة الى المواضيع الأساسية الآتية:
1- دعم الدول الأعضاء وأصحاب القرار لإدخال النواحي الاجتماعية لادارة موارد الطاقة في سياساتهم وخططهم، مما يسهل خلق فرص عمل جديدة، وتوليد موارد للدخل، وزيادة قدرة المرأة، مما يساعد على الحدّ من الفقر.
2- زيادة الوعي لدى أصحاب القرار والمستهلكين إزاء ابرز قضايا الطاقة.
3- توفير برامج ومواد تدريبية حول بناء القدرات المؤسسية والبشرية في إدارة موارد الطاقة ونظمها.
4- تعزيز آليات التعاون الإقليمي لتدعيم القدرات الوطنية والإقليمية في مجال الطاقة.

المصدر:-
http://www.escwa.org.lb/arabic/divis...pd/energy.html
http://wbln0018.worldbank.org/mna/Ar...F?Opendocument

حساب سرعة الضوء في الفراغ

آيات الإعجاز:
قال الله تعالى: {يُدَبِّرُ الأَمْرَ مِنَ السَّمَاءِ إِلَى الأَرْضِ ثُمَّ يَعْرُجُ إِلَيْهِ فِي يَوْمٍ كَانَ مِقْدَارُهُ أَلْفَ سَنَةٍ مِمَّا تَعُدُّونَ} [السجدة: 5].


فهم المفسرين:
قال عبد الله بن عباس رضي الله عنهما في تفسيره للآية: "هذا في الدنيا، ولسرعة سيره يقطع مسيرة ألف سنة في يوم من أيامكم" [راجع الطبري والقرطبي والزمخشري].
وقال قتادة رضي الله عنه: مقدار مسيره في ذلك اليوم ألف سنة [ذكره الطبري في تفسيره].
وقال القرطبي: "يعني: في يوم كان مقداره في المسافة (دوماً) ألف سنة".
وذكر أبو حيّان في تفسيره أن: "السنة مبنية على سير القمر".
وذكر البغوي في تفسيره لقوله تعالى: "مما تعدون" أي: "للمؤمنين".
وقال القرطبي: أي: "مما تحسبون".



مقدمة تاريخية:
في عام 1676 قدّم "أولاس رومر" الدليل الأول في التاريخ على أن سرعة الضوء غير لحظية، واستمرت القياسات ثلاثة قرون إلى أن اعتمدت في باريس سنة 1983 القيمة الدولية لسرعة الضوء في الفراغ وتقدّر بـ: 299792.458 كم/ثانية.



حقائق علمية:
- طبقاً لبيان المؤتمر الدولي للمعايير الذي انعقد في باريس سنة 1983 فإن سرعة الضوء في الفراغ تقدّر بـ 299792.458 كم/ثانية.
- سرعة الضوء واحدة لكل موجات الطيف وتمثل حد السرعة في الكون الفيزيائي.
سرعة جميع الأجسام نسبية تتأثر بحركة الراصد فيلزمها تعيينه إلا سرعة الضوء الوحيدة المطلقة ذات قيمة كونية ثابتة.


- مسافة شهر وفق ما يعدون (الحساب القمري)= 5152612.269 كم
- مسافة الألف سنة= 25.83134723 بليون كم
- السنة القمرية قائمة على حركة القمر حول الأرض.
- المسافة المجردة التي يقطعها القمر حول الأرض في كل شهر (طول المدار القمري المعزول) = 2152612.269 كم
- السرعة الوسطية للقمر = 86164.09966 كم/ثانية
- الشهر النجمي = 27.32166 يوماً
1. - طول المدار المرصود = 2414406.35 كم
- نسبة مركبة السرعة = (جتا هـ) = 0.89157

ملاحظة: يتم حساب متوسط السرعة المدارية للقمر كما لو كانت الأرض ساكنة مما يعني ضرب متوسط السرعة المدارية للقمر حول الأرض المتحركة × جيب تمام الزاوية التي تدورها الأرض حول الشمس خلال شهر قمري واحد.



التفسير العلمي:
في سنة 1676 قدّم الفلكي "أولاس رومر" الدليل على أن سرعة الضوء غير لحظية كما ذكرت ذلك الموسوعة البريطانية، واستمرت بعده القياسات ثلاثة قرون إلى أن اعتمدت في باريس سنة 1983 أثناء انعقاد المؤتمر الدولي للمعايير حيث قدرت سرعة الضوء في الفراغ بـ: 299792.458 كم/ثانية.

هذا ما توصل إليه العلماء في أواخر القرن العشرين، كما ذكرت أيضا الموسوعة البريطانية.

وإذا رجعنا إلى القرآن الكريم فإننا نجده قد أعطى معادلة دقيقة تؤكد لنا صحة ما وصل إليه المؤتمر الدولي للمعايير في باريس عام 1983.
صاحب هذا الاكتشاف هذه المرة هو أحد العلماء المسلمين المتخصصين في الفيزياء وهو الدكتور محمد دودح مستشار لدى هيئة الإعجاز العلمي، حيث استنبط من قوله تعالى في سورة السجدة الآية 5: {يُدَبِّرُ الأَمْرَ مِنْ السَّمَاءِ إِلَى الأَرْضِ ثُمَّ يَعْرُجُ إِلَيْهِ فِي يَوْمٍ كَانَ مِقْدَارُهُ أَلْفَ سَنَةٍ مِمَّا تَعُدُّونَ} أن الأمر المقصود به في الآية هو الأمر الكوني الفيزيائي في حياتنا الدنيا، وقد قال بهذا أيضاً من قبله ترجمان القرآن الصحابي الجليل عبد الله بن عباس رضي الله عنهما، فقد روي عنه قوله في تفسير الأمر الذي ذكرته الآية: "هذا في الدنيا ولسرعة سيره (أي الأمر الكوني) يقطع مسيرة ألف سنة في يوم من أيامكم".

وأما عن قوله تعالى: {مما تعدون} فقد ذكر أبو حيان التوحيدي في تفسيره أن: "السنة مبنية على سير القمر" ومعنى ذلك أن العرب كانت تعتمد في حساب الزمن على الحساب القمري، كما كانوا يعبرون عن المسافة بالزمن كأن يقولوا: مسافة ثلاثة أيام، والقرآن نزل بلغة العرب فقال: "مما تعدون".

وعلى ضوء ما تقدم إذا علمنا أن سرعة جسم ما = المسافة المقطوعة / الزمن

وبالمطابقة بين المعادلة العلمية والمعادلة القرآنية نجد ما يلي:
المعادلة العلمية.................... المعادلة القرآنية
الزمن................ في يوم كان مقداره (زمن يوم أرضي)
المسافة.......... ألف سنة مما تعدون (بالحساب القمري) = 12000 دورة قمرية
السرعة = المسافة / الزمن.... الأمر الكوني = ألف سنة مما تعدون (12000 دورة قمرية / زمن يوم أرضي)

وبالتعويض في المعادلة بالأرقام (راجع الحقائق العلمية لتفصيل الأرقام).
السرعة (الأمر الكوني الفيزيائي) =


وهذه القيمة لسرعة الأمر الكوني مطابقة تماماً لقيمة سرعة الضوء المعلنة دولياً سنة 1983 في باريس.

وقد تم عرض هذا البحث بنتيجته المذهلة على علماء متخصصين في الفيزياء بكلية العلوم بجامعة الملك عبد العزيز بالمملكة العربية السعودية، وصدر تقرير بالموافقة عليه من الناحية العلمية، كما تمت الموافقة عليه أيضاً من
ناحية اللغة وتفسير الآيات من طرف جامعة أم القرى قسم
اللغة والتفسير بمكة المكرمة (المملكة العربية السعودية).

وبذلك اكتسب البحث الموافقة التامة من كل جوانبه.

وبذلك يؤكد القرآن الكريم صحة أهم قانون عرفته البشرية في القرن العشرين، أوليس هذا سبقاً علمياً إعجازياً نطق به القرآن الكريم {قُلْ إِي وَرَبِّي إِنَّهُ لَحَقٌّ} وصدق الله القائل: {لِكُلِّ نَبَإٍ مُسْتَقَرٌّ وَسَوْفَ تَعْلَمُونَ} والقائل أيضاً: {وَيَرَى الَّذِينَ أُوتُوا الْعِلْمَ الَّذِي أُنزِلَ إِلَيْكَ مِنْ رَبِّكَ هُوَ الْحَقَّ وَيَهْدِي إِلَى صِرَاطِ الْعَزِيزِ الْحَمِيدِ}.

وجه الإعجاز:
وجه الإعجاز في الآيات القرآنية الكريمة هو أنها اعتبرت الحد الأقصى للسرعة الكونية في الفراغ تعادل دوران القمر حول مداره اثنتي عشرة ألف دورة، ومن ثم استنبط الدكتور محمد دودح المعادلة التي تعطي الرقم الصحيح لحساب سرعة الأمر الإلهي، وقد توصل الدكتور محمد دودح إلى أن الرقم القرآني ينطبق تماماً مع الرقم الذي أعلنه المؤتمر الدولي للمعايير في باريس سنة 1983 وهو 299792.458 كم/ثانية.

الضوء

مقدمـــــــــــة

خطوط متوازية للضوء والظل

شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي يشبه الحرارة المشعة وموجات الراديو وأشعة إكس. ويتكون الضوء من ذبذبات سريعة لحقل كهرومغناطيسي في مجموعة معينة من الترددات يمكن للعين الآدمية أن تتبعها.
وينبعث الضوء من مصدر ما في خطوط مستقيمة وينتشر في مناطق أوسع فأوسع كلما تحرك، ويضعف الضوء كلما بعد عن هذا المصدر بمسافة. وعندما يصطدم الضوء بشيء ذي سطح خشن، فإما أن يتم امتصاصه أو أن يتفرق في كل الاتجاهات. ويتم امتصاص بعض الترددات أكثر من بعضها الآخر، وهذا الأمر يمنح للأشياء ألوانها الخاصة بها. وتفرق الأسطح البيضاء ضوء كل أطوال الموجات بالتساوي، بينما تمتص الأسطح السوداء الضوء كله. ومن ناحية أخرى، يتطلب الانعكاس سطحا مصقولا بدرجة كبيرة مثل ذلك المستخدم في المرآة.
ولقد كان تحديد طبيعة الضوء من مشاكل علم الفيزياء الرئيسية، وحتى القرن الخامس الهجري / الحادي عشر الميلادي لم يكن هناك تفسير دقيق لطبيعته. أما أول محاولة علمية لتفسيره فكانت محاولة ابن الهيثم في كتابه المناظر الذي ذكر في تعريفه: "حرارة نارية تنبعث من الأجسام المضيئة بذاتها كالشمس والنار". فالضوء عند ابن الهيثم جسم مادي لطيف، وهو يتألف من أشعة لها أطوال وعروض؛ وكل شعاع - مهما صغر - فإن له عرضا. ثم إن ما يسميه ابن الهيثم بالشعاع هو "حبال النور المنبعثة من الأجسام ذوات الأضواء الذاتية فحسب".
والضوء -في رأيه- نوعان: نوع ذاتي يصدر عن الأجسام المضيئة بنفسها كالشمس والنار، ونوع عرضي يصدر من الأجسام التي تعكس ضوء غيرها كالقمر والمرآة وسائر الأجسام التي تعكس الضوء. وحينما يصدر الضوء عن الأجسام بكلتي نوعيهما، فإنه ينبعث من جميع النقاط على سطوح تلك الأجسام ثم يمتد على أشكال خطوط مستقيمة. وتلك طبيعة ثابتة للضوء؛ وبرهان ذلك ضوء الشمس في غبار الغرفة، فإننا نرى أشعة الشمس النافذة إلى غرفة قليلة النور وفيها غبار ثائر تتجه اتجاها مستقيما.
ويشرح ابن الهيثم إضاءة القمر فيقول "إن جرم القمر لا ضوء له وأن ضوءه المشرق على الأرض إنما هو شعاع الشمس أشرق عليه انعكس من سطحه إلى الأرض". وهو يورد براهين هندسية سليمة يثبت فيها أن إ شراق الضوء من القمر على الأرض ليس عن طريق الانعكاس فحسب وإنما عن طريق إشراق الأضواء العرضية من سطوح الأجسام الكثيفة المستضيئة من الأجسام المضيئة بذاتها.
ويرى ابن الهيثم أنه إذا صدر الضوء عن جسم مضيء بذاته أو مضاء بنور واقع عليه، فإنه يقع على جميع الأجسام المقابلة لذلك الجسم. والأضواء الصادرة عن الأجسام تختلف قوة وضعفا: فالأضواء الذاتية أقوى من الأضواء العرضية؛ والأضواء العرضية الثواني المنعكسة عن سطح وقع عليه ضوء ذاتي، أقوى من الأضواء العرضية الثوالث المنعكسة على سطح وقع عليه ضوء عرضي.
وهو يشير إلى أن الضوء لا ينفذ في الأجسام الكثيفة وينفذ في الأجسام الشفيفة . والجسم الشفيف يقبل الصور التي ترد عليه مع الضوء قبول تأدية، إذ يستطيع نقلها من مكان إلى آخر؛ لا قبول استحالة، أي لا يستحيل بها لا يتبدل بسببها من حال إلى حال.
ولقد ظلت نظرية ابن الهيثم هي السائدة طوال قرون ثلاث، ثم جاء عالم الرياضيات والفيزيائي الإنجليزي إسحاق نيوتن فوصف الضوء بأنه انبعاث جسيمات، بينما طور الفلكي والرياضي والفيزيائي الهولندي كريستيان هويجنز النظرية التي مؤداها أن الضوء ينتقل بحركة الموجات.
وتكمل هاتان النظريتان كل منهما الآخر، كما أن تطوير نظرية الكم أدى إلى نتائج مؤداها أنه في بعض التجارب يكون الضوء كأنه سلسلة من الجسيمات بينما يكون في تجارب أخرى كأنه موجة. وفي تلك التجارب التي يسير فيها الضوء بحركة الموجات، تتذبذب الموجة عند الزوايا اليمنى باتجاه سير الضوء، ومن ثم يمكن استقطاب الضوء في سطحين عموديين متبادلين.
هذا وللضوء تأثير هام على العديد من المواد الكيميائية. فعلى سبيل المثال، تستخدم النباتات ضوء الشمس لإجراء عملية التركيب الضوئي كما أن تعرض مواد كيميائية معينة محتوية على فضة للضوء يجعلها تتحول إلى اللون الأسود كما هو الحال أثناء عملية التصوير.



قوس قزح

قوس قزح

عبارة عن قوس من الضوء يعرض ألوان الطيف بترتيبها ويتكون من جراء قطرات مياه تسقط عبر الهواء. ويرى قوس قزح عادة في السماء قبالة الشمس بعد انتهاء المطر. كما يمكن مشاهدته في الرذاذ الذي يصدر من شلالات المياه. وفي حالات قوس قزح الذي يعطي لمعانا وبهاء (يعرف بالقوس الرئيسي)، ترتب الألوان بشكل تدريجي يكون فيها اللون الأحمر هو اللون الخارجي. وفوق القوس الكامل يوجد قوس ثانوي حيث ترتب فيه الألوان ترتيبا عكسيا ويكون هذا القوس معتما لوجود انعكاس مزدوج في قطرات المياه.
ولقد استطاع العالم ابن الهيثم في القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي التعبير عن حالات تمازج الألوان وتفسير ظاهرة قوس قزح بشكل علمي، فذكر في كتابه المناظر أن قوس قزح يحدث من انعطاف الضوء إذا اعترض هواء غليظ رطب بين البصر وبين جرم مضيء، وكان الجرم المضيء في وضع خاص وفي طبقة من الهواء أكثف من الطبقة التي يقف فيها الناظر. وبما أن السحاب على شكل كروي، فإن البصر يدرك مواضع الانعكاس على هيئة قوس مضيئة. وبما أن الجسم المضيء يكون ذا عرض، فإن موضع الانعكاس منه يكون ذا عرض أيضا، وبالتالي تكون القوس الحاصلة نفسها ذات عرض.
وفي القرن السابع الهجري / الثالث عشر الميلادي استطاع الشيرازي تعليل قوس قزح تعليلا دقيقا فقال: "ينشأ قوس قزح من وقوع أشعة الشمس على قطرات الماء الصغيرة الموجودة في الجو عند سقوط الأمطار، وحينئذ تعاني الأشعة انعكاسا داخليا، وبعد ذلك تخرج إلى الرائي".

ظاهرة قوس قزح

ولقد ثبت علميا أنه عندما يدخل شعاع الشمس في قطرة مطر، فإنه ينكسر أو ينثني ثم ينعكس من نقطة الماء بحيث يظهر الضوء كألوان الطيف. ويمكن رؤية الألوان عندما تكون زاوية الانعكاس بين الشمس وقطرة المياه وخط رؤية من يشاهد هذه الألوان هي 40ْو 42ْ. وعندما تكون الشمس منخفضة في السماء، يظهر قوس قزح عاليا نسبيا، وعندما ترتفع الشمس لأعلى يظهر قوس قزح منخفضا في السماء حيث يحتفظ بزاوية 40ْإلى 42ْ. ولكن عندما تكون زاوية الشمس فوق الأفق أكثر من 42ْ، لا يمكن رؤية قوس قزح لأن الزاوية المطلوبة تمر فوق رأس م ن يشاهده.








اللون

ألوان الطيف

ظاهرة فيزيائية من ظواهر الضوء أو الإدراك البصري ترتبط بالأطوال الموجية المختلفة في الجزء المرئي من السلسلة الكهرومغناطيسية. وإذا أخذ اللون في الحسبان على أنه أحد الحواس التي يتمتع بها الإنسان وبعض الحيوانات، فإن إدراك الألوان يعد عملية فسيولوجية عصبية معقدة.
والعين الآدمية قاصرة عن تحليل ألوان الطيف الرئيسية، كما يمكن التوصل إلى نفس الإحساس باللون عن طريق مثيرات فيزيائية مختلفة. ومن ثم سوف يظهر خليط من الضوء الأحمر والأخضر ذي الكثافة المناسبة كما يظهر لون الطيف الأصفر تماما على الرغم من أنه لا يحتوي على ضوء الأطوال الموجية التي تعادل اللون الأصفر. ويمكن مضاعفة أي إحساس باللون بخلط كميات مختلفة من الأحمر والأزرق والأخضر. وعلى هذا تعرف هذه الألوان بالألوان الإضافية الرئيسية. وإذا أضيف ضوء هذه الألوان الرئيسية سويا بكثافة متساوية، فسوف ينتج الإحساس باللون الأبيض.
كما يوجد أيضا عدد من أزواج من ألوان الطيف النقية تسمى الألوان المكملة، وإذا خلطت هذه الألوان وأضيفت إلى بعضها الآخر، فسوف ينتج نفس الإحساس كما هو الحال في اللون الأبيض. ومن بين هذه الأزواج اللونان الأصفر والأزرق واللونان الأحمر والأخضر واللونان الأخضر والبنفسجي.
ولقد أثارت ظاهرة اللون فضول العلماء قديما، وحاولوا تفسيرها بطرق محتلفة، إلا أن جميع هذه المحاولات لم تخرج عن تعليلات فلسفية. أما أفضل التفسيرات العلمية فكانت في القرن الخامس الهجري / الحادي عشر الميلادي عندما وضع عالم البصريات المسلم ابن الهيثم كتابه المناظر الذي فسر فيه الظواهر الضوئية المختلفة فذكر اللون كوجود قائم بذاته؛ فاللون عنده كالضوء قائم في الجسم الذي هو فيه. ثم إن اللون يمتد ويشرق على جميع الأجسام التي تقابله- كما يفعل الضوء تماما- والألوان، في رأي ابن الهيثم، تصحب الأضواء.
ويمثل ابن الهيثم تمازج الألوان بالدوامة "إذا كان فيها أصباغ مختلفة - وكانت تلك الأصباغ خطوطا ممتدة من وسطها سطح الدوامة الظاهر وما يلي عنقها إلى نهاية محيطها - ثم أديرت بحركة شديدة فإنها تتحرك على الاستدارة في غاية السرعة: وفي حال حركتها هذه، إذا تأملها الناظر فإنه يدرك لونها لو نا واحدا مخالفا لجميع الألوان التي فيها كأنه لون مركب من جميع ألوان تلك الخطوط."
والتقازيح عند ابن الهيثم هي امتزاج الضوء بالظلمة بنسب مختلفة. فيرى ابن الهيثم أن الأبيض والأسود لونان مستقلان تتألف منهما ألوان الطيف كلها: إذا امتزج بالضوء شيء يسير من الظلمة نشأ اللون الأحمر... فإذا كان الممتزج بالضوء شيئا كثيرا من الظلمة نشأ اللون البنفسجي. أما إذا لم يخالط الظلمة شيء من الضوء فإن اللون الأسود يظهر. وعلى هذا يكون نسق الألوان عند ابن الهيثم: الأبيض فالأحمر... فالبنفسجي فالأسود.
وترجع الطرق المستخدمة حديثا في تحديد الألوان إلى تقنية تعرف باسم " قياس الألوان " وهي تشمل قياسات علمية دقيقة تعتمد على الأطوال الموجية لثلاثة ألوان رئيسية.
ويتكون الضوء الأبيض من ذبذبات كهرومغناطيسية حيث توزع الأطوال الموجية بالتساوي من ( 35 ) حتى (75) جزء من مليون من السنتيمتر (حوالي من (14) إلى (30) جزء من مليون من البوصة). وإذا كانت شدة هذه الذبذبات قوية، يكون الضوء أبيض اللون، وإذا كانت شدته أقل يكون الضوء رمادي اللون، وإذا كانت شدته صفرا ، فإنه لا يوجد ضوء أو يكون الجو مظلما.
ويختلف الضوء المكون من ذبذبات طول موجي واحد في الطيف المرئي اختلافا نوعيا عن ضوء طول موجي آخر. ويتم إدراك هذا الاختلاف النوعي على أنه أحد الألوان. ويكون الضوء الذي يبلغ طوله الموجي 0.000075 سم هو اللون الأحمر، بينما يكون الضوء الذي يبلغ طوله الموجي 0.000035 سم هو اللون البنفسجي. كما تكون ألوان الأطوال الموجية المتوسطة هي اللون الأزرق، الأخضر، الأصفر أو البرتقالي حيث تتراوح بين الطول الموجي للبنفسج واللون الأحمر.

موضوع مفيد


سلمت يمناك

تابع للضوء

ويعرف لون الضوء الخاص بطول موجي واحد أو مجموعة صغيرة من الأطوال الموجية بألوان الطيف النقية. ويقال إن هذه الألوان النقية متشبعة تماما ونادرا ما توجد خارج المعمل باستثناء ضوء لمبات بخار الصوديوم المستخدم في الطرق الحديثة والمشبع تماما تقريبا بلون الطيف الأصفر. أما الأنواع الكثيرة من الألوان التي ترى يوميا فإنها ألوان ذات تشبع منخفض بمعنى أنها خليط من ضوء أطوال موجية متعددة. ويعتبر تدرج الألوان وتشبعها بمثابة الاختلاف النوعي للألوان الفيزيائية. أما الاختلاف الكمي فيتمثل في التألق وكثافة وطاقة الضوء.
و تنتج معظم الألوان التي ترى في التجارب العادية من جراء الامتصاص الجزئي للضوء الأبيض، حيث تمتص الأصباغ التي تلون معظم الأشياء أطوالا موجية معينة من اللون الأبيض وتعكس أو تنقل الألوان الأخرى مما يؤدي إلى إنتاج الإحساس باللون للضوء الذي تم امتصاصه.
وينتج اللون بطرق أخرى بخلاف الامتصاص، حيث ينتج لون عرق اللؤلؤ وفقاعات الصابون عن طريق التداخل. كما تظهر بعض أنواع البلور ألوانا مختلفة عندما يمر الضوء خلالها في زوايا مختلفة. وهناك عدد من المواد التي تظهر ألوانا مختلفة عن طريق الضوء المنقول أو المعكوس. على سبيل المثال، تظهر صفيحة رقيقة جدا من الذهب لونا أخضر عند انتقال الضوء من خلالها. كما يرجع بريق أو لمعان بعض الأحجار الكريمة خاصة الماس إلى تشتيت الضوء الأبيض إلى ألوان الطيف المكونة له كما هو الحال في المنشور. وعندما ينعكس ضوء لون واحد على بعض المواد، فإنها تمتص هذا اللون وتشع هذا الضوء مرة أخرى بلون مختلف وغالبا ما يكون هذا الضوء ذا طول موجي مختلف. وتسمى هذه الظاهرة الاستشعاع أو إذا تأخرت فإنها تسمى الوميض الفوسفوري.



قانون الانعكاس
في علم الفيزياء، توجد ظاهرة حركة الموجات وفيها ترتد الموجة من السطح بعد السقوط عليه. عندما تنتقل الطاقة- مثل الضوء أو الصوت - من وسط إلى وسط آخر، فإن جزءا من الطاقة يمر عادة بينما ينعكس جزء آخر.
وهناك نوعان من الانعكاس أحدهما يعرف بالانعكاس المنتظم وفيه يرسم اتجاه جبهة الموجة المنعكسة بدقة عالية ويخضع للقانون التالي: تنتقل الأشعة الساقطة والأشعة المنعكسة في اتجاهات بحيث تصنع زوايا متساوية مع الخط الرأسي (خط عمودي على سطح الانعكاس عند نقطة السقوط) وتقع الأشعة في نفس المستوى مع الاتجاه الرأسي. وتسمى هذه الزوايا زاوية السقوط وزاوية الانعكاس. أما إذا كانت الأسطح خشنة، فإن الأشعة تنعكس في اتجاهات كثيرة وهذا الانعكاس يسمى الانتشار.
وفي القرن الخامس الهجري / الحادي عشر الميلادي توصل ابن الهيثم إلى أن الضوء شيء مادي؛ ومن أجل ذلك يرتد الضوء عن الأجسام الصقيلة إذا وقع عليها كما ترتد الكرة عن الجسم الصلب الذي تصطدم به. والذي يتفق للكرة المقذوفة عند اصطدامها بالسطح الصلب يتفق مثله للضوء إذا وقع على سطح صقيل.
ومع أن انعكاس الضوء عن السطح الصقيل كارتداد الكرة عن الجسم الصلب، فإن بينهما فارقا. فيقول ابن الهيثم في كتابه المناظر :"فإن الضوء ليس فيه قوة تحركه إلى جهة مخصوصة، بل أن خاصته أن يتحرك على الاستقامة في جميع الجهات التي يجد السبيل إليها، إذا كانت تلك الجهات ممتدة في جسم مشف. فإذا انعكس الضوء بما فيه من القوة المكتسبة، وصار على سمت الاستقامة التي أوجبها الانعكاس امتد على ذلك السمت. وليس فيه تحركه إلى غير ذلك السمت، إذ ليس من خاصته أن يطلب جهة مخصوصة".
ويضيف ابن الهيثم أن المفروض في السطح الذي لا ينفذ فيه الضوء أن يكون كثيفا؛ ولكن يكفي أن يكون صقيلا ولو كان رخوا أو ماء على أن يكون أملس.
كما يرى أن الأجسام الخشنة غير الصقيلة أو غير المالسة أو غير الملساء تكون كثيرة المسام وتكون أجزاء سطحها متفرقة غير متضامة: من أجل ذلك ينفذ قسم من الضوء في المسام حيث يضيع: ثم ينعكس القسم الآخر متفرقا مشتتا فلا يرى بوضوح.
وتذكر قوانين الانعكاس أن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس وأن الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والخط ا لعمودي للسطح جميعها تقع على نفس السطح. فإذا كان سطح الوسط الثاني أملس أو مصقولا فإنه قد يقوم بدور مرآة ويحدث صورة معكوسة. وإذا كانت المرآة مستوية، فإن صورة الشيء تبدو وكأنها موجودة خلف المرآة على مسافة تساوي المسافة بين هذا الشيء وبين سطح المرآة.

وإذا كان سطح الوسط الثاني غير أملس فإن الخطوط العمودية للسطح في نقاط عديدة تقع في اتجاهات عشوائية. وفي تلك الحالة فإن الأشعة التي قد تقع في نفس السطح عندما تبعث من نقطة المصدر تقع في أسطح عشوائية السقوط وبالتالي عشوائية الانعكاس وتتناثر فلا يمكن أن تكون صورة.
ويتحدد كم الضوء المنعكس على نسبة مؤشرات الانعكاس لكلا الوسطين. ويحتوي سطح السقوط على الشعاع الساقط والخط العمودي للسطح في نقطة السقوط. وزاوية السقوط في الانعكاس أو الانكسار هي الزاوية بين الشعاع الساقط في الانعكاس أو الانكسار وهذا الخط العمودي.
وفي القرن السابع عشر الميلادي وضع الرياضي الهولندي فيليبرود فون روين سنيل 999هـ-1591م / 1035 هـ-1626م. الصيغة الرياضية لقانون الانعكاس فذكر أن ناتج مؤشر الانكسار وجيب زاوية سقوط الشعاع على الوسط يساوي ناتج مؤشر الانعكاس وجيب زاوية الانكسار في الوسط المتتالي. كما أن شعاع السقوط وشعاع الانكسار والخط العمودي على حدود نقطة السقوط كلها تقع على نفس السطح.
وبوجه عام فإن مؤشر الانكسار لمادة شفافة أكثر كثافة يكون أعلى من الانكسار في مادة أخرى أقل كثافة، ويعني ذلك أن سرعة الضوء تقل كلما كانت المادة أشد كثافة. فإذا تم انكسار الشعاع على نحو مائل فإن الشعاع الذي يدخل وسطا له مؤشر انكسار أكبر ينثني نحو الخط العمودي، والشعاع الذي يدخل وسطا له مؤشر انكسار أقل ينحرف عن الخط العمودي. والأشعة التي تسقط عبر الخط العمودي تقوم بالانعكاس والانكسار نحو هذا الخط العمودي.
الخاتمــــــــــــة


عند القيام بالحسابات فإن المسار الضوئي -الذي يعرف بأنه ناتج المسافة التي يسري فيها الشعاع في وسط ما والمؤشر الانكساري لهذا الوسط- يعد عاملا في غاية الأهمية. ومن خلال الملاحظة في وسط أقل كثافة كالهواء مثلا، نجد أن الشيء في الوسط الأكبر كثافة يبدو أكثر قربا إلى الحد مما يكون في الواقع. ومن الأمثلة الشهيرة في هذا الصدد ما يضرب لشيء تحت الماء وتتم ملاحظته من خارج الماء.
ولكل ما تقدم نجد ان للضوء اتجاة خاص ومسارات فسبحان الله العلى القدير القادر على كل شئ ........


والله ولى التوفيق ،،،،،،












الفهــــــــــــــــــرس

م الموضــــــــــــــــــــــــــــــوع رقم الصفحة
1- مقدمة 2
2- قوس قزح 3
3- اللــــون 5
4- قاون الانعكاس 8
5- الخاتمة 11
6- الفهرس 12



المراجع :-

مجلة العلوم والتكنولوجيا /2534
المجلة العلمية (دورية) بيروت

الصوت

ظاهرة فيزيائية تثير حاسة السمع، ويختلف معدل السمع بين الكائنات الحية المختلفة. فيقع السمع عند الآدميين عندما تصل ذبذبات ذات تردد يقع بين (15) و(20.000) هيرتز إلى الأذن الداخلية. وتصل هذه الذبذبات إلى الأذن الداخلية عندما تنتقل عبر الهواء. ويطلق علماء الفيزياء مصطلح الصوت على الذبذبات المماثلة التي تحدث في السوائل والمواد الصلبة. أما الأصوات التي يزيد ترددها على (20.000) هيرتز فتعرف بالموجات فوق الصوتية.
وينتقل الصوت طوليا أو عرضيا. وفي كلتا الحالتين، تنتقل الطاقة الموجودة في حركة موجة الصوت عبر الوسيط الناقل بينما لا يتحرك أي جزء من هذا الوسيط الناقل نفسه. ومثال على ذلك، إذا ربط حبل بسارية من أحد طرفيه ثم جذب الطرف الثاني بحيث يكون مشدودا ثم هزه مرة واحدة، عندئذ سوف تنتقل موجة من الحبل إلى السارية ثم تنعكس وترجع إلى اليد. ولا يتحرك أي جزء من الحبل طوليا باتجاه السارية وإنما يتحرك كل جزء تال من الحبل عرضيا.
ويسمى هذا النوع من حركة الأمواج "الموجة العرضية". وعلى نفس النحو، إذا ألقيت صخرة في بركة مياه، فسوف تتحرك سلسلة من الموجات العرضية من نقطة التأثر. وإذا كان هنالك سدادة من الفلين طافية بالقرب من نقطة التأثر، فإنها سوف تطفو وتنغمس مما يعني أنها سوف تتحرك عرضيا باتجاه حركة الموجة ولكنها ستتحرك طوليا حركة بسيطة جدا.
ومن ناحية أخرى، فإن الموجة الصوتية هي موجة طولية. وحيث أن طاقة حركة الموجة تنتشر للخارج من مركز الاضطراب، فإن جزيئات الهواء المفردة التي تحمل الصوت تتحرك جيئة وذهابا بنفس اتجاه حركة الموجة. ومن ثم، فإن الموجة الصوتية هي عبارة عن سلسلة من الضغوط والتخلخلات المتناوبة في الهواء، حيث يمرر كل جزيء مفرد الطاقة للجزيئات المجاورة، ولكن بعد مرور الموجة الصوتية، يظل كل جزيء في نفس موقعه.
ويمكن وصف أي صوت بسيط وصفا كاملا عن طريق تحديد ثلاث خصائص: درجة الصوت وارتفاع الصوت (أو كثافته) وجودة الصوت. وتتوافق هذه الخصائص تماما مع ثلاث خصائص فيزيائية: التردد والسعة ونمط الموجة. أما الضوضاء فهي عبارة عن صوت معقد أو خليط من العديد من الترددات المختلفة لا يوجد تناغم صوتي بينها.
نبذة تاريخية
لم تكن هناك معلومات واضحة عن تعريف الصوت في التراث القديم. وكان المعماري الروماني ماركوس بوليو الذي عاش في القرن الأول قبل الميلاد قد توصل إلى بعض الملاحظات الهامة عن هذا الموضوع وبعض التخمينات الذكية حول الصدى والتشوش. ويمكن القول أن أول محاولة علمية لوصف الصوت تمت في القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي على يد علماء اللغة المسلمين. فقد وصف الصوتيون المسلمون جهاز النطق عند الإنسان وأسموه (آلة النطق) وبحثوا في العمليات الفسيولوجية والميكانيكية التي تتم عند نطق الأصوات. أما من ناحية العمليات الفسيولوجية والميكانيكية، فقد تحدثوا عن خروج الهواء من الرئتين مارا بالحنجرة والفم والأنف ووصفوا حركة اللسان والفك والشفتين فقال ابن جني: "اعلم أن الصوت عرض يخرج مع النفس مستطيلا متصلا حتى يعرض له في الحلق والفم والشفتين مقاطع تثنية عن امتداده واستطالته، فيسمى المقطع أينما عرض له حرفا وتختلف أجراس الحروف بحسب اختلاف مقاطعها".
وفي القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي ورد أول تعريف علمي للصوت فيقول إخوان الصفا في رسائلهم : "إن كل جسمين تصادما برفق ولين لا تسمع لهما صوتا، لأن الهواء ينسل من بينهما قليلا قليلا، فلا يحدث صوت، وإنما يحدث الصوت من تصادم الأجسام، متى كانت صدمها بشدة وسرعة، لأن الهواء عند ذلك يندفع مفاجأة، ويتموج بحركته إلى الجهات الست بسرعة، فيحدث الصوت، ويسمع".
وقد عزا ابن سينا في كتابه الشفاء حدوث الصوت إلى اهتزاز الهواء، وهذا يحدث عند ضرب الأجسام بعضها بعضا وهذا ما أسماه بالقرع أو عند انتزاع جسم من جسم آخر، وهذا ما سماه بالقلع، وفي كلتا الحالتين يحدث الصوت عن اهتزاز الهواء ففي حالة القرع ينضغط الهواء، فيطرد في كل الاتجاهات، وفي حالة القلع يحدث فراغ في مكان الجسم المنتزع، فيأتي الهواء بسرعة ليحل محله.
ويقسم إخوان الصفا الأصوات إلى أنواع شتى بحسب الدلالة والكيفية والكمية. فأما ما هو بحسب الدلالة، فيقسمونها إلى قسمين: مفهومة وغير مفهومة. "فالمفهومة هي الأصوات الحيوانية، وغير المفهومة أصوات سائر الأجسام مثل الحجر والمدر وسائر المعدنيات. والحيوانات أيضا على ضربين: منطقية وغير منطقية. فغير المنطقية هي أصوات الحيوانات غير الناطقة، وهي نغمات تسمى أصواتا ولا تسمى منطقا لأن النطق لا يكون إلا في صوت يخرج من مخرج يمكن تقطيعه بالحروف التي إذا خرجت عن صفة الحروف، أمكن اللسان الصحيح نظمها وترتيبها ووزنها، فتخرج مفهومة باللغة المتعارفة بين أهلها، فيكون بذلك النطق الأمر والنهي والأخذ والإعطاء والبيع والشراء والتوكيل وما شاكل ذلك من الأمور المخصوصة بالإنسان دون الحيوان. فهذا فرق ما بين الصوت والنطق.
وفي موضع آخر ذكروا: "اعلم يا أخي أن الأصوات نوعان: حيوانية وغير حيوانية؛ وغير الحيوانية أيضا نوعان: طبيعية وآلية. فالطبيعية هي كصوت الحجر والحديد والخشب والرعد والريح وسائر الأجسام التي لا روح فيها من الجمادات، والألية كصوت الطبل والبوق والزمر والأوتار وما شاكلها".
فأما مخارجها من سائر الحيوان فإنها من الرئة إلى الصدر، ثم إلى الحلق، ثم إلى الفم يخرج من الفم شكل على قدر عظم الحيوان وقوة رئته وسعة شدقه، وكلما اتسع الحلقوم وانفرج الفكان وعظمت الرئة، زاد صوت ذلك الحيوان على قدر قوته وضعفه. وأما الأصوات الحادثة من الحيوان الذي لا رئة له مثل الزنانير والجنادب والصرصر والجدجد وما أشبه ذلك من الحيوانات، فإنه يستقبل الهواء ناشرا جناحيه، فاتحا فاه، ويصدم الهواء، فيحدث منه طنين ورنين يشبه صوتا. وأما الحيوان الأخرس كالحيات والديدان وما يجري هذا المجرى، فإنه لا رئة له، وما لا رئة له لا صوت له".
وأما الحيوان الإنسي فأصواته على نوعين: دالة وغير دالة. فأما غير الدالة فهي صوت لا هجاء له ولا يتقطع بحروف متميزة يفهم منها شيء مثل البكاء والضحك والسعال والأنين وما أشبه ذلك. وأما الدالة فهي كالكلام والأقاويل التي لها هجاء في أي لغة كانت وبأي لفظ قيلت".
أما من جهة الكيفية فيقسم إخوان الصفا الأصوات إلى ثمانية أنواع، كل نوعين منها متقابلان من جنس المضاف وهم "العظيم والصغير والسريع والبطيء والحاد والغليظ والجهير والخفيف. فأما العظيم والصغير من الأصوات فبإضافة بعضها إلى بعض، والمثال في ذلك أصوات الطبول، وذلك أن أصوات طبول المواكب، إذا أضيفت إلى أصوات طبول المخانيث، كانت عظيمة، وإذا أضيفت إلى أصوات الرعد والصواعق كانت صغيرة. والكوس هو الطبل العظيم يضرب في ثغور خراسان عند النفير يسمع صوته من فراسخ. فعلى هذا المثال يعتبر عظم الأصوات وصغرها بإضافة بعضها إلى بعض. وأما السريع والبطيء من الأصوات بإضافة بعضها إلى غيرها، والمثال في ذلك أصوات كوذينات القصارين ومطارق الحدادين فإنها سريعة بالإضافة إليها، وأما بالإضافة إلى أصوات مجاديف الملاحين فهي سريعة بالإضافة إلى دق الرزازين والجصاصين، وهي بطيئة بالإضافة إليها، وأما بالإضافة إلى أصوات مجاديف الملاحين فهي سريعة. وعلى هذا المثال تعتبر سرعة الأصوات وبطؤها بإضافة بعضها إلى بعض، وأما الحاد والغليظ من الأصوات بإضافة بعضها إلى بعض فهي كأصوات نقرات الزير وحدته، بالإضافة إلى نقرات المثنى، والمثنى إلى المثلث، والمثلث إلى البم ، فإنها تكون حادة. فأما بالعكس فإن صوت البم بالإضافة إلى المثلث، والمثلث إلى المثنى، والمثنى إلى الزير فغليظة. ومن وجه آخر أيضا فإن صوت كل وتر مطلقا غليظ بالإضافة إلى مزمومه أي مزموم كان. فعلى هذا القياس تعتبر حدة الأصوات وغلظها بإضافة بعضها إلى بعض."
ويقسم إخوان الصفا الأصوات من جهة الكمية إلى نوعين، متصلة وغير متصلة. "فالمنفصلة هي التي بين أزمان حركة نقراتها زمان سكون محسوس، مثل نقرات الأوتار وإيقاعات القضبان. وأما المتصلة من الأصوات فهي مثل أصوات النايات والدبادب والدواليب و النواعير وما شاكلها. والأصوات المتصلة تنقسم نوعين: حادة وغليظة، فما كان من النايات والمزامير أوسع تجويفا وثقبا، كان صوته أغلظ؛ وما كان أضيق تجويفا وثقبا، كان صوته أحد. ومن جهة أخرى أيضا ما كان من الثقب إلى موضع النفخ أقرب، كانت نغمته أحد، وما كان أبعد، كان أغلظ."
شدة الصوت
لقد تطرق العلماء المسلمون لتعريف شدة الصوت فيذكر إخوان الصفا: "والأجسام الكبار العظام إذا تصادمت يكون اصطدامها أعظم من أصوات ما دونها، لأن تموج هوائها أكثر. وكل جسمين من جوهر واحد، مقدارهما واحد وشكلهما واحد، إذا تصادما معا، فإن صوتيهما يكونان متساويين. فإن كان أملس فإن صوتيهما يكونان أملس من السطوح المشتركة، والهواء المشترك بينهما أملس. والأجسام الصلبة المجوفة كالأواني وغيرها والطرجهارات إذا نقرت طنت زمانا طويلا، لأن الهواء يتردد في جوفها ويصدم في حافاتها، ويتموج في أقطارها، وما كان منها أوسع كان صوته أعظم، لأن الهواء يتموج فيها ويصدم في مروره مسافة بعيدة. والحيوانات الكبيرة الرئة، الطوال الحلاقيم، الواسعة المناخر والأشداق تكون جهيرة الأصوات، لأنها تستنشق هواء كثيرا، وترسله بشدة. فقد تبي ن بما ذكرنا أن علة عظم الصوت إنما هو بحسب عظم الجسم المصوت وشدة صدمة الهواء، وكثرة تموجه في الجهات. وأن أعظم الأصوات صوت الرعد.
تمييز الصوت
يشير إخوان الصفا في تمييز الصوت إلى ما نصه: "وكل هذه الأصوات مفهومها وغير مفهومها، حيوانها وغير حيوانها، إنما هي قرع يحدث في الهواء من تصادم الأجرام وعصر حلقوم الحيوان. وذلك أن الهواء، لشدة لطافته وصفاء جوهره وسرعة حركة أجزائه، يتخلل الأجسام كلها ويسري فيها ويصل إليها ويحرك بعضها إلى بعض. فإذا صدم الأجسام كلها ويسري فيها ويصل إليها ويحرك بعضها إلى بعض. فإذا صدم جسم جسما، انسل ذلك الهواء من بينهما، وتدافع وتموج إلى جميع الجهات، وحدث من حركته شكل كروي يتسع كما تتسع القارورة من نفخ الزجاج. وكلما اتسع الشكل، ضعفت قوة ذلك الصوت إلى أن يسكن. ومثل ذلك إذا رميت في الماء الهادىء الواقف في مكان واسع حجرا، فيحدث في ذلك الماء دائرة من موضع وقع الحجر، فلا تزال تتسع فوق سطح الماء وتتموج إلى سائر الجهات. وكلما اتسعت ضعفت حركتها حتى تتلاشى وتذهب. فمن كان حاضرا في ذلك الموضع أو بالقرب منه من الحيوان، سمع ذلك الصوت، فبلغ ذلك التموج الذي يجري في الهواء إلى مسامعه ودخل صماخه، وتحرك الهواء المستقر في عمق الأذنين بحسب القوة السامعة بذلك التموج والحركة التي تنتهي إلى مؤخر الدماغ. ثم يقف فلا يكون له مخرج، فيؤديه إلى الدماغ، ثم يؤديه الدماغ إلى القلب، فيفهم القلب من هذه الحاسة ما أدته إليه من ذلك الحادث. فإن كان صوتا مفهوما يدل على معنى، توجهت المعرفة بذلك؛ وإن كان غير مفهوم، فإنه لا بد أن يستدل بصفاء جوهره على ذلك الصوت، ومن أي جوهر حدث، وعن أي حركة عرض، وهو يستدل على ذلك من ماهية الصوت وكيفية التموج والقرع والحركة الواصلة إلى حاسة السمع. ومثال ذلك طنين الطاس، فإنه إذا سمعه الإنسان قال: هذا طنين الطاس حدث من قرع شيء آخر أصابه، إما من جهة حيوان أو حدوث شيء وقع عليه من غير قصد ولا تعمد".
وأما حاسة السمع فإنها لا تكذب وقلما تخطئ، وذلك لأنه ليس بينها وبين محسوساتها إلا واسطة واحدة وهي الهواء، وإنما يكون خطؤها بحسب غلظ الهواء ورقته، وذلك أنه ربما كانت الريح عاصفة والهواء متحركا حركة شديدة، فيصوت المصوت في مكان قريب من المسامع، فلا يسمع من شدة حركة الهواء وهيجانه، فتكون حركة ذلك الصوت يسيرة في ش دة حركة الهواء وهيجانه، فيضعف عن الوصول إلى الحاسة السامعة. وإذا كان الهواء في مكان يمكن أن يتصل به ذلك التموج والحركة الحادثة في الهواء. فأما إذا كانت المسافة بعيدة فإنها لا تدركه وتتلاشى تلك الحركة وتنفد قبل وصولها إليها".

تابع الصوت

واعلم أن كل صوت له نغمة وصفية وهيئة روحانية، خلاف صوت آخر، وأن الهواء من شرف جوهره ولطافة عنصره يحمل كل صوت بهيئته وصفته، ويخفضها لئلا يختلط بعضها ببعض، فيفسد هيئتها، إلى أن يبلغها إلى أقصى مدى غاياتها عند القوة السامعة، لتؤديها إلى القوة المتخيلة التي مسكنها مقدم الدماغ، وذلك تقدير العزيز الحكيم (الذي جعل لكم السمع والأبصار والأفئدة، قليلا ما تشكرون).
التطبيقات العملية
إن أول تطبيق علمي لظاهرة الصوت كان في المباني أو ما يعرف حديثا بعلم الصوت المعماري، ألا وهو العلم الذي يتعامل مع إنشاء مناطق مغلقة من أجل تحسين الاستماع إلى الحديث أو الموسيقى، يدين بأصوله إلى العلماء المسلمين. وقد استخدم التقنيون المسلمون خاصية تركيز الصوت في أغراض البناء والعمارة، وخاصة المساجد الجامعة الكبيرة لنقل وتقوية صوت الخطيب والإمام أيام الجمع والأعياد. ويعد مسجد أصفهان القديم، ومسجد العادلية في حلب ، وبعض مساجد بغداد القديمة، نموذجا لتلك التقنية. فالمساجد مصممة سقوفها وجدرانها على شكل سطوح مفرعة موزعة في زوايا المسجد بطريقة دقيقة تضمن توزيع الصوت بانتظام على جميع الأرجاء. كما راعت تقنية القباب في المساجد أيضا ذلك في تصميماتها في العصور الإسلامية المتأخرة.
ولكن أول من عالج الجوانب العلمية لهذا الموضوع معالجة شاملة ودقيقة كان عالم الفيزياء الأمريكي جوزيف هنري عام 1272هـ / 1856 م بينما طور هذه الجوانب عالم الفيزياء الأمريكي والاس سابين عام 1240هـ / 1900 م. ويجب أن يؤخذ التصميم الصوتي في الاعتبار أنه بالإضافة إلى الخصوصيات الفسيولوجية للأذن، فإن هناك خصائص نفسية معينة تجعل عملية السمع عملية معقدة. على سبيل المثال، فالأصوات غير المألوفة تبدو غير طبيعية. فالصوت الذي يصدر في غرفة عادية يتحسن إلى حد ما بالصدى الذي ينتج من جراء الانعكاسات الصادرة من الجدران والأثاث، ولهذا السبب، فإنه يجب أن يتسم الاستديو الإذاعي بدرجة عادية من الصدى لضمان صدور الصو ت بطريقة طبيعية. وللحصول على أفضل جودة سمعية، تصمم الغرف بحيث تصدر انعكاسات كافية لخروج الصوت الطبيعي بدون إحداث صدى لترددات معينة بطريقة غير طبيعية، وبدون حدوث أية تأثيرات من جراء التشوش. ويسمى الوقت المطلوب لإنقاص الصوت إلى نسبة واحد في المليون من كثافته الأصلية "وقت الارتداد". إن وقت الارتداد هذا يحسن من التأثيرات الصوتية، حيث يمكن الاستماع لصوت عال لمدة ثانية أو ثانيتين بعد توقف الصوت في قاعة الاستماع. أما في المنزل، فيكون وقت الارتداد مطلوبا ولكنه يكون أقصر ولكنه ما زال ملحوظا. وبغرض تحسين الصدى، فإن لدى المهندسين المعماريين نوعين من الأدوات: أدوات ممتصة للصوت وأدوات عاكسة للصوت حيث يستخدمها في تبطين أسطح السقوف والجدران والأرضيات. وتوجد بعض المواد الناعمة الملمس مثل الفلين واللباد وهي تمتص معظم الصوت الذي يصطدم بها على الرغم من أنها قد تعكس بعض الأصوات ذات التردد البطيء. أما المواد الصلبة مثل الحجارة والمعادن فتعكس معظم الصوت الذي يصطدم بها. فقد تكون الأصوات الصادرة من قاعة اجتماعات كبيرة مختلفة إذا كانت الحجرة ممتلئة أو فارغة، حيث تعكس الكراسي الفارغة الصوت بينما يمتص الحاضرون الصوت.
وفي معظم الحالات، سوف تكون الأصوات الصادرة من حجرة ما على مستوى مرض إذا كان يوجد هنالك توازن مناسب بين المواد الممتصة للصوت وتلك العاكسة له. وقد يحدث صدى مزعج في حجرة إذا كان السقف أو الحائط مقعرا وعاكسا للصوت بدرجة عالية، وفي هذه الحالة، قد يتركز الصوت في نقطة معينة مما يجعل الأصوات الصادرة سيئة في هذه النقطة من الحجرة. وعلى نفس المنوال، فإن الممر الضيق بين جدران متوازية عاكسة قد يحجز الصوت من جراء الانعكاس المتكرر مما يسبب صدى مزعجا حتى ولو كان الامتصاص الكلي كافيا. كما يجب توجيه الاهتمام نحو التخلص من التشوش. حيث ينتج مثل هذا التشوش بسبب الفرق في المسافات التي يعبرها الصوت المباشر والصوت المعكوس مما يؤدي إلى ظهور ما يعرف بـ "البقع الميتة"، حيث تلغى بها أنواع معينة من التردد. كما أن صدور الصوت من خلال ميكروفون يتطلب التخلص من كل من الصدى والتشوش.

الذرة ومكوناتها
الذرة Atom

تتكون العناصر من وحـدات صغيرة الحجم إلى مـد كبير تسمى الذرات ، إن النقطة التي تضعها على أي حرف أبجدي تحوي عدداً هائلاً من الذرات يصعب على أي إنسان تخيلـه ، ولم يستطع العلماء الذين يدرسون الذرات ويجـرون الأبحاث أن يحصلوا على ذرة واحدة مستقلة، إن هذا الأمر مستحيل حتى الآن ، ولكن تجمع الذرات مع بعضها بأعداد هائلة جداً شيء معروف ، فقطع المعادن الصلبة وكميات العناصر السائلة والغازية هي تجمعات هائلة من الذرات ، من هذا يتضح لنا أن حجم الذرة اللامتناهي في الصغر يجعل إمكانية تخيلها أمـراً في غاية الصعوبة ، ومع ذلك فقد تمكن العلماء من اعتماد صورة مبسطة ومعبرة للذرة وذلك حسبما تجمع عندهم من معلومات ومعطيات .
أقسام الذرة ومكوناتها :
تتكون الذرة (كما يظهر في الشكل) من قسمين أساسيين :
النـواة : وهي صغيرة الحجم موجبة الشحنة وثقيلة الوزن بالنسبة لباقي مكونات الذرة .
المحيط الخارجي : وهو عبارة عن مجموعـة مستويات تتحـرك فيها الإلكترونات حول النواة بسرعة هائلة ، والمحيط الخارجي كبير الحجم مقارنة بالنواة وسالب الشحنة وخفيف الوزن, أي أن صفاته تعاكس صفات النواة. ويجب أن يذكر من الآن أننا عند الرسم على الورق لا نستطيع أن نراعي نسبة حجم النواة إلى حجم المحيط وهي 1 : 100000 .
ما الدقائق التي تتكون منها الذرة في النواة وفي مستويات المحيط الخارجي ؟ هذا ما ستعرفه الآن :
تحوي النواة نوعين من الدقائق هي :
البروتونات (Protons) : المقطع (Proto) يعني الأصل أو الأساس ، وهذا هو المكون الأولي للذرة والمسؤول عن خواصها ، والبروتونات دقائق تحمل شحنة موجبة (+) وثقيلة الوزن .
النيوترونات (Neutrons ) : هذه الدقيقة متعادلة ولا تحمل شحنة وهذا هو معنى كلمة نيوترون . النيوترونات هي اثقل دقائق الذرة وزنـاً فـوزن النيوترون اكبر بمقدار ضئيل من وزن البروتون .
أما مستويـات المحيط الخارجي فتتحرك فيها دقائق من نـوع ثالث هي الإلكترونات (Electrons) ومقطع (Electo ) معناه ( كهربائي ) ، والإلكترون دقيقة تحمل شحنة سالبة (-) معادلة بالضبط لشحنة البروتون الموجبة ، أما وزنه فهو خفيف جدا ويعادل1/1836 من وزن البروتون .
أيمكنك الآن أن تفسر لماذا تعتبر كتلة الذرة مركزة في نواتها ?
هل الإلكترون الموجود في ذرة الليثيوم يختلف عن الإلكترون الموجود في ذرتي الكربون والفسفور ؟
ما الفرق بين البروتون الموجود في ذرة الفوسفور والبروتون الموجود في ذرة الكربون ؟
بماذا يختلف نيوترون ذرة الكربون عن نيوترون ذرة الحديد؟
كم عدد بروتونات ذرة الليثيوم ؟ هل يتشابه مع عدد البروتونات في ذرتي الكربون والفوسفور؟
ماذا تستنتج من إجابتك على السؤال السابق؟
انظر إلى رسم ذرة الكربون , كم عدد البروتونات في نواتها؟ بعد ذلك انظر إلى جدولك الدوري وحدد موقع هذا العنصر , ما العدد الكبير المكتوب في المربع أسفل الرمز ؟ ما العلاقة بين هذا العدد وعدد بروتونات الكربون ؟
كرر الخطوة السابقة على عنصري الليثيوم والفسفور؟
يمكن القول إذن أن موقع العنصر في الجدول الدوري يحدده عدد ـــــــــ الموجودة في نواته.
بالاستعانة بجدولك الدوري حدد عدد البروتونات في نواة كل عنصر من العناصر التالية:
ح.................. ز................... و................... هـ................. د................... ج.................. ب.................. أ
الزئبق............ القصدير......... الخارصين.........المنغنيز..........الأرجون........ ..الكبريت.........النيون............الفلور
لقد اتفق علماء الكيمياء على إطلاق مصطلح " العدد الذري" على عدد الشحنات الموجبة ( البروتونات ) الموجودة في نواة ذرة العنصر , وهو نفس العدد الدال على المربع الذي يحتله العنصر في ـــــــــ.
من جدولك الدوري استخرج العدد الذري لكل عنصر مما يلي:
د................... ج.................. ب.................. أ
الكريبتون...... الحديد............ الكالسيوم...... النيتروجين
اعتماداً على ما سبق أكمل الفراغات في العبارات التالية:
تختلف العناصر عن بعضها في أعدادها الذرية , فلا يمكن أن يكون لعنصرين ــــــــــ نفسه.
تتحدد خواص العنصر الفيزيائية والكيميائية اعتماداً على عدد الشحنات ـــــــــــ الموجودة في نواته , أي على عدده الذري.
لا يمكن أن تتشابه ذرتان لعنصرين مختلفين في ـــــــــــ ـــــــــــ لكليهما.
لا يمكن أن يحتل عنصران مختلفان المربع نفسه في ــــــــــ ــــــــــــ.
اذكر أربع خواص فيزيائية يختلف فيها الحديد عن الزئبق.
بما أن البروتون والنيوترون أثقل بكثير من الإلكترون كما ذكرنا سابقا ، لذلك يمكن إهمال كتلة الإلكترون عند الحديث عن الكتلة الذرية .
وضع الكيميائيون مفهوما أسموه العدد الكتلي وهو عدد صحيح مجرد (ليس له وحدة) .
يمثل العدد الكتلي مجموع عدد البروتونات والنيوترونات الموجودة في نواة ذرة العنصرانظر إلى جدولك الدوري تجد في مربعات العناصر التالية :
البروم............ الحديد............ الألمنيوم

المصدر:-
http://www.schoolarabia.com/kemya/le...dad_althry.htm

الاتزان الحراري (إشعاع الجسم الأسود)

ينبعث إشعاع كهرومغناطيسي من كل الأجسام عند أية درجة حرارة يتواجد عندها ويسمى بالإشعاع الحراري. كمية هذا الإشعاع الحراري المنبعث من الجسم يزداد بزيادة درجة حرارة ويقل بنقصانها. كما أن الأجسام تتبادل الحرارة بينها وبين الوسط المحيط بها إذا اختلفت درجات الحرارة بينهما, فإذا كانت درجات الحرارة متساوية ففي هذه الحالة يكون الجسم في حالة اتزان حراري Thermal Equilibrium أي إن ما يمتصه الجسم من أشعة حرارية من الوسط المحيط به لكل وحدة زمن تساوي ما ينبعث منه.
إن توزيع الأشعة المنبعثة من الجسم عند درجة حرارة معينة كدالة في الطول الموجي كانت مسألة محيرة للعلماء حيث إنهم لم يجدوا تفسيراً علمياً للنماذج العملية التي توضح علاقة توزيع الأشعة مع الطول الموجي ولم تكن النظرية الكلاسيكية قادرة على إيجاد تفسير لها وذلك حتى مطلع القرن العشرين.
المنحني الموضح في الشكل التالي يوضح العلاقة لتوزيع شدة الأشعة المنبعثة من الجسم الأسود كدالة في الطول الموجي بوحدة النانومتر.. والمنطقة المحددة بالون الأزرق إلى اللون الأحمر توضح الجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي.


ما هو الجسم الأسود
تعتمد الأشعة المنبعثة من الجسم بالإضافة إلى درجة حرارته على عدة عوامل مثل نوع مادة الجسم ولذلك تم تعريف جسم مثالي عبارة عن جسم اسود قادر على امتصاص كافة الأشعة الساقطة عليه وهذا الجسم عبارة عن صندوق مجوف له ثقب صغير فإذا سقط شعاع إلى داخل الصندوق من خلال الثقب فإن الشعاع ينعكس على جدران الصندوق الداخلي حتى يتم امتصاصه بالكامل.


توزيع الانبعاث الحراري الصادر عن الجسم الأسود
بدراسة الانبعاث الحراري المنبعث من الجسم الأسود عند درجات حرارة مختلفة وجد عملياً أن هناك نتيجتان هما:
* النتيجة الأولى: أن هناك توزيعاً معيناً لشدة الإشعاع المنبعث من الصندوق الأسود كدالة في الطول الموجي () أو طاقة الأشعة لأن الطاقة E ترتبط مع الطول الموجي من خلال العلاقة
E = hc / 
كما إن الطاقة ترتبط مع التردد من خلال العلاقة التالية:
E = = h
حيث  المتردد.

* النتيجة الثانية: كلما زادت درجة الحرارة للجسم الأسود تكون الطاقة المنبعثة منه تحدث عن أطوال موجية اقل ويزداد مقدار الإشعاع بزيادة درجة الحرارة.
الشكل التالي يوضح رسم بياني للنتائج العملية لإشعاع الجسم الأسود عند درجات حرارة مختلفة



لا شك إن ظاهرة إشعاع الجسم الأسود نلاحظها في حياتنا اليومية فعند تسخين جسم ما مثل الحديد نلاحظ إن الجسم عندما ترتفع حرارته يبدأ في إشعاع لون قريب من اللون الأحمر وعندها تكون درجة حرارة الجسم تقارب 700 درجة مئوية ثم بزيادة الحرارة يتحول إلى اللون البرتقالي وهكذا حتى يصل إلى اللون الأبيض والذي يدل على أن الجسم وصل إلى درجة جرارة 1200 درجة مئوية. فمثلاً فتيلة المصباح الكهربي التي تعطي الضوء الأبيض فإن حرارتها ترتفع بمرور التيار الكهربي فيها إلى إن تصل درجة الحرارة إلى 1200 درجة مئوية.

محاولات وتفسيرات العلماء للطيف المنبعث من الجسم الأسود
قانون ستيفان بولتزمان
ينص قانون ستيفان بولتزمان على أن الطاقة المنبعثة من الجسم الأسود لكل وحدة مساحة تتناسب مع القوة الرابعة لدرجة جرارة الجسم.
E(T)  T4
E(T) =  T4
E(T) is the energy of the blackbody radiation per unit area
 is called Stefan constant = 5.67×108 Watt/m2K4
T is the temperature in Kelvin

وثابت ستيفان لا يعتمد على المادة أو طبيعتها أو شكلها وهو ثابت عام.
وهذا القانون أثبته العالم بولتزمان باستخدام قوانين الديناميكا الحرارية وسمي باسميهما..

قانون وينز
يتعلق قانون وينز بتردد الأشعة التي يكون عندها الإشعاع الحراري اكبر ما يمكن وقد وجد علمياً أن التردد يزداد بزيادة درجة الحرارة كما هو موضح في المنحنيات التالية:

ووضع العام وينز القانون التالي:
max = constant × T (Winz Displacement Law)

حيث إن قيمة الثابت تساوي 5.88×1010Hz/K
قام العالم وينز بوضع معادلة لتفسير توزيع كثافة الطاقة على الأطوال الموجية في حدود المدى من +d وهي على النحو التالي:

حيث أن c1, c2 ثوابت اختيارية لمطابقة المعادلة مع النتائج العملية ووجد أن هذه المعادلة تنطبق على إشعاع الجسم الأسود عن الترددات العالية فقط (الأصول الموجية القصيرة).

نظرية رايلي جينز
اعتبر العالمان رايلي وجينز أن الجسم الأسود مكون من عدد كبير من المتذبذبات المشحونة التي تتحرك حركة توافقية بسيطة simple harmonic motionوهذه المتذبذبات المشحونة تطلق أشعة كهرومغناطيسية أثناء حركتها بحيث تكون كثافة توزيع الطاقة المنبعثة من الجسم الأسود مساوية لكثافة الطاقة للمتذبذبات عند الاتزان الحراري. وقد وضع العالمان بناء على هذه الفرضية المعادلة التي تعطي عدد المتذبذبات لكل وحدة حجوم المسئولة عن كثافة الإشعاع عند طول موجي معين حيث أن:

وتكون طاقة هذا العدد من المتذبذبات هي المسئولة عن طول موجي في المنطقة من +d عند درجة حرارة T

حيث KT تعطي قيمة متوسط طاقة المتذبذبات وK هو ثابت بولتزمان والطرف الأيسر من المعادلة يعبر عن الطاقة لكل وحدة حجوم.
ولكن هذه الفرضية لرايلي وجينز فشلت في تفسير طيف الجسم الأسود.

نظرية بلانك لإشعاع الجسم الأسود
وضع بلانك نظريته لتفسير ظاهر إشعاع الجسم الأسود وقد كانت نظريته ناجحة وذلك لاعتماده على استخدام مبدأ تكميم الإشعاع. وقد وضع بلانك بعض الافتراضات على أساس النظرية الكمية للإشعاع وهي على النحو التالي:
(1) كمية الطاقة المنبعثة أو الممتصة من المتذبذب في الجسم الأسود تتناسب مع تردده أي أن
E  
E = h
where h is the blank constant = 6.6×10-34J.s

(2) تأخذ طاقة المتذبذب قيم محددة (مكممة) أي أن
En = nh*
Where n is the principle quantum number (n = 0, 1, 2, 3, …….)

فإذا كانت n=0 يكون المتذبذب في أدنى قيمة له في الطاقة ويسمى Ground Level أما إذا كانت n=1 فإن المتذبذب يكون في مستوى طاقة رقم (1) وهكذا ....
من هنا نلاحظ أن بلانك ادخل مبدأ التكميم على المتذبذبات في الجسم الأسود وأنها لها طاقات محددة وبقيم محددة بالعدد الكمي n ولا وجود لقيم متصلة للطاقة كما افترض العالمان رايلي جينز.
وعند امتصاص أشعة أو انبعاثها من الجسم الأسود فإن طاقتها تساوي فرق الطاقة بين مستويات الطاقة للمتذبذبات بحيث إن
E = h
ويحمل هذا الكم من الطاقة جسيم يسمى الفوتون Photon وتكون كمية حركته
P = h/
وعلى أساس هذه الفرضيات تمكن العالم بلانك من اشتقاق قانون بلانك لإشعاع الجسم الأسود الذي فسر النتائج العلمية

http://www.hazemskeek.com/Physics_Le..._Lecture_2.htm

اشباه الموصلات
* ** تقسم المواد من حيث قدرتها على توصيل التيار الكهربائى الى ثلاثة أقسام :
1. الموصلات : conductors
2. العازلات : insulators
3. أشباه الموصلات : semiconductors

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــــــ
مقارنة بين المواد الموصلة والعازلة وأشباه الموصلات :
1------------------------------------------2--------------------------------------------------------3----------------------------------------4
أشباه الموصلات ------------------- المواد العازلة -------------- المواد الموصلة --------------- وجه المقارنة

امثلة-------الفلزات ( الفضة - النحاس - الحديد - الرصاص - - ) -----------الزجاج - الخزف - الكوارتز - البورسلين - الابونيت - الكهرمان ------------الجرمانيوم - السيلكون - كبريتيد الرصاص - كبريتيد الكادميوم

المقاومة النوعية -------( من 5-10 الى 8-10 ) أوم . متر -----------كبيرة جدا فى درجة حرارة الغرفة فى المدى من ( 106الى1016 ) اوم . متر
--------------- متوسطة عند درجة الحرارة العادية فى المدى من (5ooooo --- 0.00005 ) اوم متر

نطاق التكافؤ ---------------مملوء بالالكترونات -------------- مملوء بالالكترونات------------- مملوء بالالكترونات

نطاق التوصيل ------------- مملوء جزئيا بالالكترونات عند درجات الحرارة الاعتيادية --------------- خالى من الالكترونات الحرة عند درجات الحرارة العادية -------------------- خالى من الالكترونات تماما فى درجة الصفر المطلق

طاقة الفجوة --------------- صغيرة جدا ( 0.01 ) الكترون . فولت ------------ كبيرة جدا ( 5 ) الكترون . فولت ------------ من ( 2 الى 0.7 )الكترون . فولت

تأثير رفع درجة الحرارة على المقاومة ------------ تزداد المقاومة ------------ تنخفض المقاومة ولكنها تظل كبيرة لدرجة ان المادة الصلبة تنصهر قبل ان تصبح موصلة ---------------- تنخفض المقاومة بشكل كبير

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــ
ملاحظات على المقارنة السابقة :
1- تعتمد مقاومة المواد المختلفة على نقاوتها حيث :
• ( أ ) المواد الموصـــلة - لا يؤثر وجود الشوائب فى الفلزات على تركيز حاملات الشحنة المتحركة ولكنه يغير نشاطها كثيرا حيث تحدث الشوائب عيوبا فى الشبكة البلورية تزيد من مقاومتها للتيار الكهربائى - اذا الشوائب فى الفلزات تزيد المقاومة للتيار الكهربائى
• ( ب) المواد العازلة - فى المواد العازلة يكون لذرات الشوائب الكترونات ضعيفة الصلة بهذه الذرات حيث يمكن لهذه الالكترونات أن تنفصل بسهولة عن ذراتها وتصبح حرة - اذا الشوائب فى المواد العازلة تقلل من مقاومتها بصورة عامة
• ( ج ) أشباه الموصلات - تقل المقاومة بصورة كبيرة فى أشباه الموصلات نتيجة اضافة الشوائب اليها . وأكثر من ذلك يمكن باختيار الشوائب بطريقة خاصة تغيير مقاومة اشباه الموصلات فى الاتجاه المطلوب ولذلك تستخدم أشباه الموصلات المشابة على نطاق واسع
2 - تعتمد مقاومة المواد المختلفة على درجة حرارتها حيث :
• ( أ ) المواد الموصلة - تزداد مقاومة الفلزات نتيجة رفع درجة حرارتها وتقل بالتبريد وتساوى الصفر فى قابلية التوصيل العالى
• ( ب ) المواد العازلة - تقل مقاومة المواد العازلة بالتسخين ولكنها على الرغم من ذلك تبقى كبيرة حيث يحتاج الالكترون الى طاقة كبيرة حتى ينفصل عن الذرة . لذا تنصهر معظم المواد العازلة الصلبة قبل أن تصبح موصلة
• ( ج ) أشباه الموصلات : عند رفع درجة حرارة أشباه الموصلات تزداد كمية حاملات الشحنة المتحركة وتقل المقاومة بشكل كبيرولكنها لا تتصف بقابلية التوصيل العالى والعكس صحيح حيث تزداد المقاومة بخفض درجة الحرارة وتصبح قريبة من مقاومة المواد العازلة -


مصطلحات هامة
1. الكترونات التكافؤ : هى الالكترونات فى المستوى الاخير فى الذرة
2. نطاق الطاقة : مجموعة من مستويات الطاقة المتقاربة فروق الطاقة بينها صغيرة وتفصلها فجوات تخلو من مستويات الطاقة
3. نطاق التكافؤ : هو نطاق الطاقة الخارجى فى البلورة
4. نطاق التوصيل : هو النطاق الذى يعلو نطاق التوصيل فى البلورة
5. طاقة الفجوة : هى الطاقة التى تلزم الالكترون لكى ينتقل من نطاق التكافؤ الى نطاق التوصيل
6. المواد شبه الموصلة : عناصر رباعية التكافؤ ترتبط ذراتها ببعضها البعض بروابط تساهمية وتكون عازلة تماما فى درجة الصفر المطلق وتزداد درجة توصيلها بارتفاع درجة حرارتها
7. بلورة شبه الموصل النقية : هى بلورة شبه الموصل التى تتكون من ذرات السيلكون أو الجرمانيوم عن طريق مشاركة كل ذرة بالكترونات التكافؤ الاربعة مع أربع ذرات مجاورة ( رابطة تساهمية )
8. الفجوة :هى الفراغ الذى يخلفه الالكترون المتحرر من الرابطة التساهمية بسبب ارتفاع درجة حرارة بلورة شبه الموصل
9. التطعيم : هو اضافة كمية قليلة من ذرات مادة معينة الى بلورة شبه الموصل بهدف زيادة عدد الالكترونات أو الفجوات
10. بلورة شبه الموصل غير النقية : بلورة شبه موصل تطعم بذرات من مادة شائبة أخرى

*** قارن بين بلورة شبه الموصل من النوع السالب n - type وبلورة شبه الموصل من النوع الموجب p - type ؟

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــ
1-------------------------------------------------2-------------------------------------------3
وجه المقارنة ------------- شبه الموصل من النوع السالب --------- شبه الموصل من النوع الموجب

التعريف ----------------- بلورات لمواد شبه موصلة مطعمة بذرات خماسية التكافؤ ( زرنيخ ) بلورة سيليكون مطعمة بذرات زرنيخ 33As-----------------بلورات لمواد شبه موصلة مطعمة بذرات عناصر ثلاثية التكافؤ ( جاليوم ) بلورة سيليكون مطعمة بذرات جاليوم 31Ga

التوصيل------------------ يعتمد على حركة الالكترونات السالبة ويزداد التوصيل بزيادة نسبة ذرات الشوائب ( الزرنيخ ) وتسمى الالكترونات ( حاملات الشحنة الاساسية - السائدة - ) ------------------ تحتوى على فجوات تعمل كل فجوة عمل شحنة موجبة تحاول اقتناص الكترون سالب ولذلك تتحرك الفجوات الموجبة فى البلورة فى اتجاه عكس اتجاه حركة الالكترونات

تفسير عمل الشوائب --------------اضافة ذرات الزرنيخ يضيف مستويات طاقة اضافية اسفل نطاق التوصيل مباشرة تنتقل منه الالكترونات الى نطاق التوصيل ( بدون انتاج فجوات ) --------------اضافة ذرات الجاليوم يضيف مستويات طاقة اعلى نطاق التكافؤ مباشرة وتنتقل اليها الكترونات من نطاق التكافؤ وتترك فجوات ( بدون انتاج الكترونات )

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــ

ملاحظات على المقارنة السابقة
1. فى البلورة من النوع السالب تسمى مادة الزرنيخ مادة معطية donor حيث تعطى الالكترونات الحرة السالبة
2. تكون البلورة من النوع السالب متعادلة كهربائيا لانها تتكون أصلا من ذرات متعادلة كهربائيا
3. بزيادة عدد ذرات الشوائب يزداد عدد الالكترونات الحرة وتزداد قدرة البلورة على التوصيل ولكن تبقى عملية التطعيم فى حدود معينة ( مثال للتوضيح : يضاف الى الجرمانيوم المنصهر النقى حوالى 0.00001 % من ذرات الزرنيخ وعند التجمد تتكون شبكة جرمانيوم عادية ولكن فى بعض العقد توجد ذرات زرنيخ بدلا من ذرات الجرمانيوم )
4. الطاقة اللازمة لانفصال الالكترون الخامس فى ذرة الزرنيخ تكون صغيرة جدا وأصغر بكثير من الطاقة اللازمة لتأين ذرة الفلز ولذلك تكون جميع ذرات الزرنيخ فى شبه الموصل متأينة فى درجة حرارة الغرفة
5. الالكترونات الحرة. ( الكترون واحد من كل ذرة من الزرنيخ ) تعتبر حاملات الشحنة الاساسية - السائدة -
• فى البلورة من النوع الموجب : تسمى مادة الجاليوم مادة مستلمة ( متقبلة ) acceptor
• تكون البلورة من النوع الموجب متعادلة كهربائيا لأنها تتكون أصلا من ذرات متعادلة كهربائيا

اشباه الموصلات

أساسيات في الهندسة الكهربائية : قانون أوم
________________________________________
يعد قانون أوم من أهم القوانين في الهندسة الكهربائية ..

استنتج عند وضع فرق جهد بين طرفي موصل ( سلك نحاسي ) .. فإنه يمر تيار كهربائي خلال هذا الموصل .. وهذا التيار يتغلب على مقاومة السلك لوجود القوة الدافعة الكهربائية ...

ومن هنا عرف قانون أوم .. والذي يعد من أهم القوانين وأكثرها تطبيقاً في الهندسة الكهربائية ..
V = I * R

حيث :

V : فرق الجهد ، ووحدة قياسه ( فولت )

I : التيار الكهربائي ، ووحدة قياسه ( أمبير )

R : وهي المقاومة ، ووحدة قياسها ( أوم )


ومن العلاقة يمكن أستنتاج :
أن فرق الجهد V يتناسب تناسب طردياً مع شدة التيار الساري I

فلو ثبتنا قيمة R ، وزدنا في قيمة I ، فإن قيمة V سوف تزداد أيضاً والعكس صحيح ..

ويمكن وضع الشكل التالي للعلاقة السابقة وهو للتوضيح :

مثلث قانون أوم والذي يربط بين فرق الجهد V ، والتيار I ، والمقاومة R



فإذا أردنا حساب التيار I فإنه يساوي كما في الشكل

I = V/r

ووحدته هي الأمبير (a)

القوه النوويه

طبيعة القوة النووية :

هناك عدد من القوى الأساسية المعروفة لدينا والموجودة في الطبيعة مثل قوى الجذب والقوى الكهرومغناطيسية والقوى الضعيفة (انحلال بيتا ) وبالإضافة إلى هذه القوى هناك قوى أخرى جديدة ومهمة جداً هي القوة النووية المسؤولة عن ربط مكونات النواة مع بعضها . لقد جرت محاولات عديدة لفهم القوة النووية أو المجال النووي وذلك بعد ظهور فرضية احتواء النواة على البروتونات والنيوترونات (فرضية البروتون – نيترون ) . لقد كان السؤال المطروح آنذاك هو كيف ان البروتون والنيوترون مترابطان مع بعضهما داخل النواة ؟ وستكون الإجابة على هذا السؤال من خلال شرحنا لخواص القوة النووية والنظريات المتعلقة بها
خواص القوة النووية



1-إن القوة النووية هي قوة تجاذب شديدة بين نويتين داخل النواة أي بين ( بروتون بروتون ، نيوترون نيوترون ، بروتون نيوترون ) وهذه القوة هي التي تحافظ على استقرارية النواة بصورة عامة . ففي النوى الثقيلة مثلاً نلاحظ ان القوة النووية هي أعظم من قوة التنافر الكولومية بين البروتونات وإلا لما كانت هناك نوى ثقيلة . وبالمقابل يجب أن تكون هناك قوة تنافر بين النويات عند مسافات صغيرة جداً حيث تعمل هذه القوة ( قوة التنافر ) بصورة أو بأخرى للحيلولة دون تصادم النويات وتمركزها في نقطة واحدة كجسيم واحد.

إن المدى المؤثر للقوة النووية بين أي نويتين صغير جداً ، اذن من الممكن القول بان هذا التأثير بين النويات المجاورة لبعضها البعض فقط .

2- القوة النووية مشبعة ، عندما نتكلم عن إشباع القوة النووية ، نقصد بان النوية الواحدة داخل النواة يمكنها ان تتعامل (interaction) بقوة فقط مع عدد محدد من النويات المحيطة بها . وللتعرف على هذا نعود إلى شكل (منحنى الاستقرار) الذي يربط بين معدل طاقة الربط النووية والعدد ألكتلي A حيث يمكننا القول بان معدل طاقة الربط النووية هي ( 8 Mev/nucleon) ومن هذا نستنتج ان معدل طاقة الربط النووية (BE) تساوي كمية ثابتة او ان ( BE A) وهذا يعني ان القوة النووية مشبعة .

3 – القوة النووية التي تربط بين النويات داخل النواة لا تعتمد على الشحنة ولا على نوع النوية . أي بمعنى اخر ان القوة النووية التي تربط بين بروتونين (p-p) او نيوتروني (n-n) او بروتون ونيوترون (p-n) متساوية أي عدم اعتماد القوة النووية على الشحنة اطلاقاً

الاشعه تحت الحمراء

الانفراريد كثيرا من نستخدم هذا التعبير في حياتنا ... ابسط مثال في المحمول لكن ماهي


تقع بين الاطوال الموجي التاليه
Wavelength: 7.5 x 10-7 meters to 1 x 10-4 meters.


تعني كلمة Infra تحت وهذا يعني اننا في منطقة الاشعة تحت الحمراء والتي ترددها اقل من تردد الاشعة الحمراء في الطيف الكهرومغناطيسي المرئي. الاجهزة التي تستخدم الاشعة تحت الحمراء يمكنها الرؤية في الظلام الدامس لأنها تعتمد على الاشعاع الحراري المنطلق من الاجسام (انظر أيضاً اجهزة الرؤية الليلية) .

يقع طيف الاشعة تحت الحمراء بين الطيف المرئي وطيف اشعة المايكروويف. تغطي الاشعة تحت الحمراء منطقة واسعة من الطيف الكهرومغناطيسي ككل وتقسم إلى ثلاثة مناطق وهي على النحو التالي:

الاشعة تحت الحمراء القريبة Near infrared وهي الاقرب إلى الاشعة المرئية وبالتحديد اللون الأحمر.

الاشعة تحت الحمراء البعيد Far infrared وهي التي تكون الاقرب إلى اشعة المايكروويف.

الاشعة تحت الحمراء الوسطى Med infrared وهي التي تقع بين المنطقتين السابقتين.

الأشعة تحت الحمراء هي أشعة حرارية وتنبعث من كافة الاشياء من حولنا مثل الفرن او المصباح الحراري أو من الاحتكاك أو من تسخين أي جسم وتنبعث كذلك من اجسامنا وهي الاشعة التي تصلنا من الشمس ويشعر الجلد بالدفء عند التعرض إلى اشعة الشمس.

ولهذا تستخدم الاشعة تحت الحمراء في بعض الاحيان لتسخين الطعام أو الابقاء عليه ساخناً.

يجب التأكيد على نقطة هامة وهي أن الاشعة تحت الحمراء القريبة لا تعد ساخنة ولا يمكن الشعور بها وهي التي تستخدم في أجهزة الرموتكنترول للتحكم بالاجهزة عن بعد.


العديد من الاشياء تصدر اشعة تحت الحمراء مثل جسم الانسان والحيوان والنباتات وكذلك الكرة الأرضية والشمس والاجرام السماوية، هذه الاشعة ليمكن رؤيتها بالعين المجردة وباستخدام اجهزة خاصة تمكن الانسان من الرؤية في الظلام الدامس باستخدام هذه الاشعة.



صورة الكرة الارضية مصورة بواسطة قمر صناعي يعمل في مدى الاشعة تحت الحمراء واختلاف الالوان علىالصورة هي نتيجة تحليل الكمبيوتر للصورة الحرارية ومن ثم تقسيمها إلى ألوان لنتسنتج توزيع السحبفي تلكاللحظة وموقع المسطحات المائية واليابسة علىالكرةالأرضية, هذه المعلوماتلايمكنتصويرهابدقة باستخدامالاشعة المرئية..


تطبيقات الاشعة تحت الحمراء


الطب:
يستخدم الأطباء الأشعة تحتالحمراء لمعالجة الأمراض الجلدية ولتخفيف الألم التي قد تصيب العضلات. يتم في هذه المعالجة تسليط الاشعة تحت الحمراء على جسم المريض حيث تخترق الجلد وتعمل على تدفأة الجلد بدرجة معينة لتنشيط الدورة الدموية.



الصناعة:
استخدمت الاشعة تحتالحمراء في بعض الافران الخاصة للطلاء الجاف للاسطح مثل الجلد والمعادن والاوراق والاقمشة. كذلك طور العلماء بعض النوافذ الخاصة المستخدمة في المكاتب والمنازل بحيث تعكس الاشعة تحت الحمراء وبهذا يمكن الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للمكاتب. كما يستخدم بعض المصورين افلام حساسة للأشعة تحت الحمراء للتصوير في الظروف التي ينعدم فيها توفر الاشعة المرئية اي التصوير في الظلام باستخدام طيف الاشعة تحت الحمراء.

المجال المغناطيسي

مقدمة
تعرف القوة في علم الفيزياء بأنها تأثير يدفع أو يجذب المادة فيؤدي إلى توليد حركة. وترتبط القوة ارتباطا وثيقا بكل العمليات الطبيعية وهي تتراوح من حيث حجمها بين القوى القليلة من القوى الذرية الصغيرة وقوى الجاذبية الضخمة الموجودة في الكواكب والنجوم.
والقوة كمية موجهة بمعنى أن لها حجما واتجاها معينا. وإذا تغير أحد المكونين، فسوف تكون القوة عرضة للتغير. وهناك فرع خاص في علم الرياضيات يسهل تحليل المشاكل المتعلقة بالقوة ويعرف هذا باسم التحليل الموجه حيث يمكن من خلاله صياغة القوى وتفاعلاتها في شكل مصطلحات رياضية.
وفي القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي استطاع ابن سينا أن يقسم القوى إلى أنواع ثلاثة، فيقول في كتابه النجاة : "... وهذه القوى التي غروت في الأجسام على أقسام ثلاثة: فمنها قوى سارية في الأجسام تحفظ عليها كمالاتها من أشكالها ومواضعها الطبيعية وأفاعيلها، وإذا زالت عن مواضعها الطبيعية وأشكالها وأحوالها أعادتها إليها وثبتتها عليها، مانعة من الحالة غير الملائمة إياها بلا معرفة وروية وقصد اختياري بل تسخير، وهذه القوى تسمى طبيعية... والنوع الثاني قوى تفعل في الأجسام أفعالها من تحريك أو تسكين، وحفظ نوع وغيرها في الأجسام أفعالها من الكمالات بتوسط آلات ووجوه مختلفة... ومن النوع الثالث قوى تفعل مثل هذا الفعل لا بآلات، ولا بأنحاء متفرقة، بل بإرادة متجهة إلى سنة واحدة، وتسمى نفسا فلكية".

ويميز ابن سينا بين القوة الطبيعية التي تعيد الأجسام إلى مواضعها الطبيعية إن هي أبعدت عنها، ويعني بها قوة الجاذبية الأرضية، أو قوة التثاقل، ويميز بين القوة القسرية أو القوة القاهرة التي تجبر الجسم على التحرك أو على السكون، وهي القوة التي يجري تسليطها على الجسم لتغير من حاله من حيث الحركة والسكون. أما النوع الثالث فإن ابن سينا يرى أنها كامنة في الفلك العلوي وهي التي تحركه بإرادة متجهة حسب قوله.

ومن الأهمية بمكان التمييز بين الكتلة أو الحجم -وهي من سمات المادة الرئيسية- والقوة التي تتعرض لها هذه الكتلة في حقل جاذبية. وبالتحديد، فإن وزن الشخص لا يساوي كتلته، حيث إن هذا الوزن مجرد القوة التي تمارسها الك ثافة على الكتلة.
ولقد أشار ابن سينا إلى علاقة قوة التثاقل وحجم الجسم فيذكر في كتابه الإشارات والتنبيهات: "القوة في الجسم الأكبر، إذا كانت مشابهة للقوة في الجسم الأصغر، حتى لو فصل من الأكبر مثل الأصغر، تشابهت القوتان بالإطلاق، فإنها في الجسم الأكبر أقوى وأكثر، إذ فيها من القوة شبيه تلك وزيادة".

وتعتبر دراسة التفاعلات بين القوة والكائنات والحركة من أقدم فروع علم الفيزياء والمعروف باسم الميكانيكا. وتشمل الميكانيكا نظم القوى عند توازنها وقوانين الحركة الرياضية والعلاقة بين القوة والحركة.
وقد تولى السير إسحاق نيوتن منذ ثلاثة قرون مضت توصيف تأثير القوة على المادة فيما يعرف اليوم باسم قوانين نيوتن للحركة. وباستخدام هذه القوانين الطبيعية، ثبت أن العجلة تنتج من جراء قوة غير متوازنة وأن كلا من القوة والكتلة والعجلة مترابطة فيما بينها، وأن كل القوى في الطبيعة تقع في أزواج متقابلة. كما وضع نيوتن أيضا قانون الجاذبية العام الذي يربط بين الجاذبية الأرضية لجسمين وكتلتيهما والمسافة التي تفصل بينهما. كما توجد قوانين طبيعية أخرى خاصة بمجالات معينة من الفيزياء تربط المعاملات المختلفة المسئولة عن القوى الكهربائية والمغناطيسية وقوى الاحتكاك والقوى الديناميكية الهوائية وقوى أخرى.

الحركة المنتظمة : منحنيات المسافة ـ الزمن

نصف حركة بعض الأجسام بأنها منتظمة كحركة قمر صناعي يدور في الفضاء بسرعة ثابتة مقدارها 500 م/ ث ولا يغيرها أو حركة جسم ساقط من برج نحو الأرض ، أو حركة جسم ينطلق من السكون ويزيد من سرعته بمعدل 5 م/ث . فتصبح سرعته عند نهاية الثانية الأولى 5 م/ث ، وعند نهاية الثانية الثانية 10 م/ث وعند نهاية الثانية الثالثة 15 م/ث وهكذا . وهنالك أشكال أخرى للحركة المنتظمة لا مجال لبحثها هنا مثل حركة الكواكب حول الشمس والنجوم حول مركز المجرة . ولكن بالمقابل وكما شاهدنا فإن الكثير من الأجسام تتحرك بطريقة أخرى أي أنها تغير سرعتها وزمن حركتها ، فأنت عند مشيك تتحرك حركة غير نظامية ، والسيارة في السفر من بلد لآخر تغير سرعتها حسب ما تواجهه من مواقف وهذا ما نطلق عليه اسم الحركة غير المنتظمة .

إن هذا التصنيف للحركة على أنها منتظمة وغير منتظمة هو لغرض التبسيط ولغرض دراسة حركة الأجسام المختلفة ، والحركة مهما ظهرت لنا مضطربة وفوضوية هي في واقع الأمر نظامية لو درست لحظة بلحظة أي خلال فترات زمنية قصيرة .
عندما يتحرك جسم ما بسرعة ثابتة فإنه يُغطي أو يقطع مسافات متساوية في أزمان متساوية ، ويسمى هذا النوع من الحركة باسم الحركة المنتظمة .

مثال (1) : جسم يتحرك بسرعة ثابتة مقدارها 6 م لمدة 10 ثواني كم المسافة التي يقطعها ؟؟
الحل : المسافة = السرعة × الزمن
= 6 م / ث × 10 ث
= 60 م

الاحتكاك
يعتبر الاحتكاك قوة تطبق في الاتجاه العكسي لسرعة الجسم. ففي حالة الاحتكاك الجاف المنزلق حيث لا يوجد تشحيم أو تزييت، تكون قوة الاحتكاك مستقلة عن السرعة تقريبا. كما أن قوة الاحتكاك لا تعتمد على منطقة الاتصال بين الجسم والسطح الذي ينزلق عليه. وتعتبر منطقة الاحتكاك الفعلية منطقة صغيرة الحجم نسبيا، وتعرف منطقة الاحتكاك بأنها تلك المنطقة التي يحدث فيها تلامس فعلي بين كل من النتوءات الصغيرة الموجودة على الجسم والسطح الذي ينزلق عليه.
أثناء تحرك الجسم على السطح المنزلق، تصطدم كل من النتوءات الصغيرة الموجودة عليه وذلك السطح، وحينئذ تكون القوة مطلوبة لنقل النتوءات بجانب بعضها الآخر. وتعتمد منطقة الاتصال الفعلي على القوة العمودية بين الجسم والسطح المنزلق. وتعادل هذه القوة غالبا وزن الجسم المنزلق تماما. ومع هذا، فإذا دفع الجسم بزاوية أفقية، فإن المكون الرأسي النازل لأسفل للقوة سوف يضيف إلى وزن الجسم. وتتناسب هذه القوة الاحتكاكية مع إجمالي القوة العمودية.
وفي القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي بين ابن سينا أن الحركة الدائمة مستحيلة فأشار إلى أن مقاومة الوسط الذي يتحرك خلاله الجسم يؤدي إلى إبطال الحركة فيه وفي هذا يقول في كتابه الإشارات والتنبيهات : "لا يجوز أن يكون في جسم من الأجسام قوة طبيعية تحرك ذلك الجسم بلا نهاية... فإذا قيل إنه يمكن ذلك فإن الإنسان مثلا قد يحرك يده أو بعض أجزائه، وهو لا ينتقل من مكان إلى مكان، فماذا ترى كيف يكون حال اليد، هل يجوز أن تتحرك ولا تخرج من مكان إلى مكان، وكذلك حكم الإصبع هل يجوز أن يتحرك ولا ينتقل من مكان إلى مكان، ولا يمر بمحاذاة أخرى في زمان ثان؟. واعلم أنه من تحركت أجزاء جسمه فقد تحركت الجملة، ومتى تحركت تلك الجملة فقد تحركت تلك الأجزاء، لأن تلك الأجزاء ليست غير تلك الجملة. وذلك أنه إذا تحرك الإنسان فقد تحركت جملة أعضائه ؛ وإذا تحركت أعضاؤه فقد تحرك هو؛ وإن تحركت يده وحدها فقد تحركت أجزاء اليد كلها، لأن اليد ليست شيئا غير تلك الأجزاء وكذلك إن تحرك إصبع واحد فقد تحركت أجزاء الإصبع كلها، لأن الإصبع ليست غير تلك الأجزاء، فمن ظن أنه يجوز أن تتحرك الأجزاء ولا تتحرك الجملة، أو تتحرك الجملة ولا تتحرك بعض الأجزاء فقد أخطأ ".
وعندما توجد القوة، سوف يصبح القانون الثاني للحركة على النحو التالي:
ق فعالة- احتكاك ق = ك ج
يمثل الجانب الأيسر من المعادلة ببساطة صافي القوة الفعالة. (سوف تكون العجلة ثابتة في اتجاه القوة الفعالة). ومع هذا، فإذا تحرك الجسم عبر سائل، سيعتمد حجم الاحتكاك على السرعة. وبالنسبة لمعظم الأجسام التي يكون حجمها في مثل حجم الإنسان والتي تتحرك في الماء أو الهواء (بسرعة أقل من سرعة الضوء)، سيكون الاحتكاك الناتج متناسبا مع مربع السرعة. ومن ثم، يصبح القانون الثاني للحركة على النحو التالي:
ق فعالة - ث ن2 = ك ج
ويعتبر ثابت التناسب من الصفات المميزة للمادتين اللتين تنزلقان بعد بعضهما الآخر، ويعتمد هذا الثابت على منطقة الاتصال بين السطحين ودرجة انزلاق الجسم المتحرك.
هي النقطة التي تقع عندها كتلة جسم ما في موضع معين بغرض فهم حركة هذا الكائن، فمركز ثقل جسم كروي منتظم هو النقطة التي يقع فيها مركز هذا الجسم، كما أن مركز ثقل قضيب منتظم ذي مقطع عرضي دائري هو النقطة التي تقع في مركز الجزء المقطعي العرضي من القضيب الذي يقع في منتصف القضيب طوليا. وفي بعض الأجسام ذات الشكل غير المنتظم، قد يقع مركز الثقل خارج الجسم.
ولقد ظهر مفهوم مركز الثقل للمرة الأولى في أعمال أرشميدس فوفقًا له: "إن مركز الثقل للجسم هو نقطة خاصة في داخله، بحيث أن الجسم إذا وضع (علق) في هذه النقطة، فإنه يبقى في حالة السكون ويحافظ على وضعه الأصلي، وذلك لأن جميع المستويات التي تمر بهذه النقطة تقسم الجسم إلى أجزاء تتوازن فيما بينها".
وفي القرن الرابع الهجري / العاشر الميلاد عرف إخوان الصفا مقدار الثقل في رسائلهم بقولهم: "وأما الثقل والخفة في بعض الأجسام، فهو من أجل أن الأجسام الكليات كل واحد له موضع مخصوص، ويكون واقفا فيه لا يخرج إلا بقسر قاسر، وإذا خلى رجع إلى مكانه الخاص به، فإن منعه مانع وقع التنازع بينهما، فإن كان النزوع نحو مركز العالم يسمى ثقيلا، وإن كان نحو المحيط يسمى خفيفا".
وقد ذكر ابن الهيثم في كتابه المناظر : الحركة المكتسبة إنما تكون بحسب مقدار المسافة وبحسب مقدار الثقل." وبهذا يقرر ابن الهيثم أن قوة الحركة إنما تكون بحسب مسافة السقوط وبحسب ما في الجسم من مادة.
ولقد أدرك الخازن العلاقة بين قوة التساقط والمسافة بين الجسم الساقط ومركز الجذب فيقول في كتابه ميزان الحكمة : "إن الأجسام الساقطة تنجذب نحو مركز الأرض . وإن إختلاف قوة الجذب يرجع إلى المسافة بين الجسم الساقط وهذا المركز."وهذه إشارة واضحة إلى أن الجسم كلما كانت مسافة سقوطه أطول، كانت سرعة سقوطه أعلى، ومن ثم كانت قوة ارتطامه أشد. وهو مفهوم كمية الحركة التي تتناسب مع سرعة الجسم ومع كتلته.
وبمثل هذا المفهوم يشرح ابن ملكا البغدادي أن سرعة السقوط تتزايد بتأثير جاذبية الأرض فيقول في كتابه المعتبر في الحكمة : "فإنك ترى أن مبدأ الغاية كلما كان أبعد، كان آخر حركته أسرع، وقوة ميله أشد، و بذلك يشج ويسحق. ولا يكون ذلك له إذا ألقي عن مسافة أقصر، بل يبين التفاوت في ذلك بقدر طول المسافة التي يسلكها"
أما ابن سينا فقد أشار إلى علاقة قوة التثاقل وحجم الجسم فيذكر في كتابه الإشارات و التنبيهات : القوة في الجسم الأكبر، إذا كانت مشابهة للقوة في الجسم الأصغر، حتى لو فصل من الأكبر مثل الأصغر، تشابهت القوتان بالإطلاق، فإنها في الجسم الأكبر أقوى وأكثر، إذ فيها من القوة شبيه تلك وزيادة"
وقد أشار الخازن إلى مفهوم مركز الثقل بقوله: "كل جسمين ثقيلين بينهما واصل يحفظ وضع أحدهما عند الآخر، ولمجموعهما مركز ثقل وهو نقطة واحدة فقط. وإذا تعادل جسمان بثقلهما في نقطة مفروضة فإن نسبة ثقل إحداهما إلى ثقل الآخر كنسبة قسمي الخط الذي يمر بتلك النقطة ويمر بمركزي ثقلهما".
ويقول: "الأجسام المتساوية في القوة والحجم والشكل والبعد عن مركز العالم متساوية". وإن "كل جرم ثقيل معلوم الوزن لبعد مخصوص عن مركز العالم تختلف زنته بحسب اختلاف بعده منه، فكلما كان أبعد كان أثقل وإذا قرب كان أخف".

تابع المجال المغناطيسي

ولقد حاول الإسفزاري التوصل إلى نظرية مركز الثقل من خلال تجربة أعدها كما يلي:
"ندع كرات تتدحرج في وعاء نصف كروي؛ نرمي أولا كرة واحدة، ثم كرتين متساويتين في القطر والوزن، وأخيرا كرتين مختلفتين في القطر والوزن. ففي الحالة الأولى يكون مركز ثقل الكرة موجودا على السهم الذي يصل مركز الوعاء مع مركز الكون. وفي الحالة الثانية يكون مركز ثقل المجموعة الذي يصل مركز ثقل الوعاء مع مركز الكون. وفي الحالة الثالثة يكون مركز الثقل في نقطة من السهم تبعد عن مركزي ثقل الكرتين بمسافتين متناسبتين عكسيا مع وزنيهما".



وعند محاولة فهم وحساب حركة جسم ما، فإن تركيز الاهتمام على مركز الثقل غالبا ما يبسط المشكلة. فعلى سبيل المثال، القضيب الذي يلقى في الهواء يتحرك بطريقة معقدة، فهو يتحرك عبر الهواء وفي نفس الوقت يميل للدوران. وإذا تتبعنا حركة نقطة تقع عند طرف القضيب، فإن المسار الذي ستتبعه هذه النقطة سيكون معقدا جدا. ولكن إذا تم تتبع حركة مركز ثقل القضيب، فسوف تتبع النقطة مسارا يشبه القطع الناقص ويمكن توصيف هذا المسار توصيفا رياضيا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن وصف الدوران المعقد للقضيب على أنه حركة دائرية بسيطة حول مركز الثقل. كما قد يكون مركز الثقل مفيدا أيضا عند فحص حركات أنظمة معقدة تتكون من أجسام أو جزيئات متعددة مثل حركة الكواكب حول الشمس.

المغناطيس

خطوط المجال المغناطيسي

حجر المغناطيس هو خام الحديد المغناطيس، وهو معدن واسع الانتشار في الطبيعة ومعروف منذ القدم ومكون أولي في الصخور النارية. وقد اهتم به علماء المسلمين وبينوا كثيرا من خواصه وأهمها جذبه لقطعة من الحديد إذا قربت منه، وخصص البيروني في كتابه: الجماهر في معرفة الجواهر فصلا عن المغناطيس، وأشار إلى الصفة المشتركة بين المغناطيس، والعنبر (الكهربا) وهي جذبهما للأشياء، وبين أن المغناطيس يتفوق على العنبر في هذه الصفة، وأشار البيروني إلى أن أكثر خامات المغناطيس موجودة في بلاد الأناضول وكانت تصنع منها المسامير التي تستخدم في صناعة السفن في تلك البلاد، أما الصينيون فكانوا يصنعون سفنهم بضم وربط ألواح الأخشاب إلى بعضها بحبال من ألياف النباتات، ذلك أن هناك جبالا من حجر المغناطيس مغمورة في مياه بحر الصين كانت تنتزع مسامير الحديد من أجسام السفن فتتفكك وتغرق في الماء.

مغناطيس طبيعي

وأشار البيروني إلى رواسب المغناطيس في شرقي أفغانستان وبين أن الأجزاء السطحية من تلك الرواسب ضعيفة المغناطيسية بالمقارنة مع الأجزاء الداخلية منها ، والسبب هو تعرض الأجزاء السطحية من تلك الرواسب للشمس. وشبه العلماء المسلمون الحديد وحجر المغناطيس بالعاشق والمعشوق، فالحديد ينجذب إلى المغناطيس كانجذاب العاشق إلى المعشوق

خطوط تجمع برادة الحديد حول قطبي مغناطيس

وبين العلماء المسلمون أن حجر المغناطيس يجذب برادة الحديد حتى لو كان هناك فاصل بينهما، بل إنه يجذب إبرة الحديد إليه، وهذه الإبرة تجذب بدورها إبرة أخرى إذا قربت منها وهكذا حتى لترى إبر الحديد مرتبطة مع بعضها بقوة غير محسوسة. وبجانب القوة الجاذبة للمغناطيس فإن له قوة طاردة أيضا، فإذا وضع مغناطيس فوق ربوة يسكنها النمل، هجرها النمل على الفور. وقد ذكر العلماء المسلمون ومنهم القزويني و شيخ حطين بعض عوامل فقدان المغناطيس لقوته الجاذبة ويكون ذلك إذا دلك بقطعة من الثوم أو البصل، وعندما ينظف المغناطيس من رائحة الثوم أو البصل، ويغمر في دم ماعز وهو دافئ عادت إليه خاصيته.
وبين العلماء المسلمون أن السكين أو السيف يكتسبان صفة المغناطيس إذا حُكا في حجر المغناطيس. ويحتفظ كل من السيف والسكين بخواصه المغناطيسية لفترة طويلة قد تصل إلى قرن من الزمان. ودرسوا الخواص المغناطيسية لحجر المغناطيس في الفراغ ومنهم الرازي الذي كتب رسالة بعنوان : علة جذب حجر المغناطيس للحديد ، وبين التيفاشي أن سبب انجذاب الحديد للمغناطيس هو اتحادهما في الجوهر (أي أن لهما تركيبا كيميائيا واحدا بلغة هذا العصر) . وتحدث العرب عن القوة الجاذبة وأوضحوا أن هناك علاقة بين بعض المعادن وبعضها الآخر فمثلا ذكر شيخ حطين في نخبة الدهر أن الذهب هو مغناطيس الزئبق. ولم يكن غريبا أن ينسج الإنسان في العصور القديمة بعض الأساطير حول حجر المغناطيس.
ومن هذه الأساطير أسطورة التمثال الحديدي المعلق في الفراغ في داخل قبة مصنوعة من حجر المغناطيس في دير الصنم بالهند ، وسبب تعلق هذا التمثال في الفضاء هو انجذابه لقبة المغناطيس وقد عرف سر ذلك حينما زار السلطان محمود بن سبكتين ذلك المعبد واقتلع أحد مرافقي السلطان حجرا من القبة المغناطيسية فاختل توازن التمثال المعلق وهوى إلى أرض القبة .

واستخدم المغناطيس في الطب القديم لإزالة البلغم ومنع التشنج، وأشار الأطباء المسلمون إلى أنه إذا أمسك المريض حجر المغناطيس زالت التقلصات العضلية من أطرافه، وكانوا يستخدمون حجر المغناطيس في تخليص الجسم من قطع الحديد التي تدخل فيه بطريق الخطأ وذلك بإمرار المغناطيس فوق جسم المصاب، وذكروا أن حجر المغناطيس يسكن أوجاع المفاصل والنقرس إذا وضع - بعد دعكه بالخل - فوق مواضع الألم.



الفهـــــــــــــــرس



م الموضوع رقم الصفحة


1. مقدمة 2
2. الحركة المنتظمة 4
3. الاحتكاك 5
4. المغناطيس 11
5. الفهرس 14

تجربة يونج في تداخل الموجات

مقدمـــــــــة


تداخل الموجات :
تحدث ظاهرة التداخل للموجات بصفة عامة عندما تتلاقى الموجات الصادرة من مصادر مختلفة فى منطقة ما. و هى من الخصائص العامة للموجات و تعتمد على مبدأ عام بالنسبة للموجات و هو مبدأ تراكب الموجات principle of superposition أو الاضطرابات بصفة عامة و الذى ينص على أن المحصلة ( أى محصلة الاضطراب ) عند نقطة هى مجموع الاضطرابات الناتجة عن الموجات المتلاقية.

و لما كان الضوء عبارة عن موجات و هى موجات كهرومغناطيسية لذلك فهى تتبع أيضا مبدأ التراكب. فعندما تمر ( أو تتلاقى ) موجتان ضوئيتان ( أو أكثر ) بنقطة فإن المجالات الكهربية لهذه الموجات تتراكب ( أو تتحد ) طبقا لمبدأ التراكب مكونة المجال المحصلة. ( و من المعلوم أن شدة الضوء تتناسب مع مربع شدة المجال الكهربى أى مربع السعة ) و لذلك فإن شدة الضوء الناتج تتغير أى تزداد و تقل نتيجة للتداخل و ذلك حسب ما إذا كان التداخل بنائيا أى أن الموجتان تقوى إحداهما الأخرى أو هدميا فى حالة ما إذا كانت الموجتان تضعف إحداهما الأخرى .


















تجربة يونج - تجربة الشق المزدوج :
فى عام 1801 قام العالم توماس ينج بإجراء تجربته التاريخية الشهيرة التى أثبت بها الطبيعة الموجية للضوء بأن أوضح أن الموجتين الضوئيتين المتراكبتين تتداخلان . و قد زاد من أهمية هذه التجربة أن ينج أمكنه بواسطتها تعيين الطول الموجى للضوء .
و يوضح شكل ( 62 ) أساس عمل هذه التجربة حيث يسقط الضوء من مصدر ضوئى أحادى اللون (أى أحادى الطول الموجى monochromatic) على فتحة مستطيلة ضيقة م موضوعة على بعد مناسب منه و يسقط الضوء المار من هذه الفتحة على حائل به فتحتان مستطيلتان ضيقتان و متقاربتان م1 و م2 و لذلك تسميان بالشق المزدوج double slit

وهاتان الفتحتان تعملان كمصدرين مترابطين للموجات الضوئية ، حيث أنهما تقعان على نفس جبهة الموجة الصادرة من الفتحة م وبذلك تكون الموجتان الصادرتان منهما لهما نفس التردد و الطور و أيضا نفس السعة طالما كان للفتحتين نفس الاتساع .



لذلك فإن إضاءة الشق المزدوج بالضوء الصادر من فتحة واحدة أمرهام لإجراء هذه التجربة . و تتقابل الموجات الصادرة من الفتحتين عند الحائل المعد لاستقبالها على مسافة كبيرة نسبيا من الشق المزدوج و هذه الموجات تتداخل و يكون التداخل عند النقاط المختلفة على الحائل بنائيا أو هدميا حسب الفرق فى المسار الذى قطعته الموجات من الفتحتين إلى الحائل . و يظهر على الحائل مجموعة التداخل أو مجموعة من هدب التداخل كمناطق مضيئة ( فى حالة التداخل البنائى ) تتخللها مناطق مظلمة ( فى حالة التداخل الهدمى ) .
وشكل ( 63 ) يوضح أن الهدبة المركزية المتكونة عند النقطة التى تقابل منتصف المسافة بين الفتحتين تكون هدبة مضيئة و ذلك لأن طول
المسار الذى تقطعه الموجتان الصادرتان من الفتحتين إلى هذه النقطة يكون متساويا أى أن فرق المسار يساوى الصفر و بذلك يكون التداخل بنائيا و تسمى الهدبة المركزية أيضا الهدبة الصفرية .
أما عند أى نقطة على جانبى الهدبة المركزية فإن المسافة التى تقطعها الموجات الصادرة من الفتحتين تختلف و لذلك فإن الموجات التى تتقابل عند هذه النقطة تتداخل تداخلا بنائيا أى تحدث تقوية للشدة إذا كان الفرق فى المسار الذى قطعته الموجتان مساويا عددا صحيحا من الأطوال الموجية و بصفة عامة يكون التداخل


بنائيا عندما يكون فرق المسار مساويا ml حيث m تساوى صفر أو عدد صحيح . و يتكرر هذا الوضع على الجانب الآخر من الهدبة المركزية. أما عن النقاط التى يكون فيها الفرق فى المسار مساويا عددا فرديا من أنصاف الطول الموجى فإن الموجات التى تصل إلى هذه النقاط تتداخل تداخلا هدميا أى يكون عند هذه النقاط ظلمة .
وبصفة عامة فإن شرط تكون الهدب المظلمة هو أن يكون فرق المسار مساويا ( ½l + m ) حيث m تساوى صفر أو عدد صحيح . و تتغير شدة الإضاءة للهدب المضيئة كلما بعدنا عن الهدبة المركزية كما يوضحه الشكل .

حيود الضـــوء :
الحيود :

هو خاصية من الخصائص العامة للموجات و تحدث للموجات عندما تمر بحافة عائق أو خلال فتحة ضيقة كما يحدث عند مرور الصوت خلال فتحة باب مثلا.
و لهذا فإن الشخص الموجود بجانب باب حجرة مفتوح ( كما فى شكل 64 ) يمكنه سماع الصوت الصادر فى الحجرة حتى ولو لم يكن أمام فتحة الباب مباشرة. ولشرح الحيود نستخدم أيضا مبدأ تراكب الموجات الذى تفسر على أساسه ظاهرة التداخل. والواقع أن ظاهرة الحيود تنشأ أيضا من تداخل الموجات كما سنرى فيما بعد. فعلى أساس قاعدة Huygens هيجن (1629-1695) فأنه عند أى لحظة زمنية تعتبركل نقطة على جبهة الموجة مصدرا لمويجات كروية صغيرة تنتشر بنفس سرعة الموجة وأنه عند أى لحظة زمنية تالية فإن السطح الذى يغلف هذه المويجات يعتبر الجبهة الجديدة للموجة .

وشكل ( 65 ) يوضح موجة مستوية تسقط على فتحة فى حائل و إذا اعتبرنا مثلا خمس نقاط فى هذه الفتحة على جبهة الموجة فإن كل نقطة ستعتبر مصدرا لمويجة و بعد لحظة زمنية يكون السطح المغلف لهذه المويجات هو الجبهة الجديدة للموجة .
وإذا كانت هذه الموجات موجات صوتية والفتحة هى باب حجرة فإن الشخص الموجود على جانب الباب سيصل اليه الصوت الصادر من الحجرة . وما يحدث للصوت يحدث تماما للضوء . ولكن ربما نتساءل إذا كنا نسمع الصوت و نحن على جانبى الباب بسبب حيود الموجات الصوتية ، فلماذا لا نرى ما فى الحجرة و نحن على جانبى الباب بسبب حيود الموجات الضوئية. الواقع أن الضوء يحيــد أيضا و لكن درجة انحنائه أو حيوده تكون صغيرة بما لا يكفى أن نرى ما بداخل الحجرة .

فدرجة الانحناء تعتمد على النسبة بين الطول الموجى و اتساع الفتحة و تبعا لذلك يكون حيود الضوء مدركا كلما كان اتساع الفتحة صغيرا بالنسبة للطول الموجى . والشكل يوضح ماذا يحدث لموجة مستوية ( أشعة متوازية ) تسقط على فتحة ضيقة يوجد أمامها حائل على مسافة كبيرة منها. يمكن اعتبار كل نقطة من نقاط هذه الفتحة مصدرا لمويجات تنتشر بنفس سرعة الموجة . و سنعتبر للسهولة خمس من هذه النقاط . سنجد أنه عند النقطة التى تقابل منتصف الفتحة فإن الموجات التى تصلها تتداخل تداخلا بنائيا و تظهر هدبة مركزية مضيئة.
بينما على جانبى الهدبة المركزية يكون التداخل إما بنائيا أو هدميا وتظهر مناطق أو هدب مضيئة و هدب مظلمة على جانبى الفتحة أى أن الضوء يحيد عن مساره و تظهر هدب مضيئة فى أماكن على جانبى الفتحة لا يمكن تفسير تكونها إلا باعتبار أن الضوء عبارة عن موجات .
شكل ( 66 ) يوضح صورة فوتوغرافية لهدب الحيود الناشئة عن فتحة واحدة ضيقة single slit diffraction و يوضح الرسم البيانى توزيع الإضاءة على هدب الحيود هذه .























الــفهـــــــــــــــــرس


1- مقدمة 1
تداخل الموجات
2- تجربة يونج 2
3- حيود الضوء 3
4- الفهرس 6

المراجع

• الدورية العلمية / الناشر العربى 2001

الأشعة المغناطيسية

مقدمــة

يوما بعد يوم يتأكد لكل ذي بصر وبصيرة في عالمنا العربي أن التردي العلمي مدعاة قوية للتردي في شتى المجالات الأخرى. وأن الحالة المزرية لعلم الفيزياء في الجامعات والمعاهد والمدارس العربية هي نذير سوء بأن المرحلة القادمة من تاريخ أمتنا لن تكون أفضل حالا مما سبق أو مما هو قائم الآن.

ولعل النفور من تعلم وتعليم الفيزياء آخذ في المد والازدياد ليطال أولياء أمور الطلبة ويصل إلى بعض فئات معلمي الفيزياء ممن يعتبرون الموضوع مهنة يقصد منها الكسب المادي لا أكثر. فإذا كانت هذه قناعة من يقدم الفيزياء للطالب فما هو الناتج المتوقع من هذا الطالب الذي يرى حوله عالما يضج بالمبدعين في فنون الإلهاء والإغراء بكل شيء ما عدا العلم والعلوم.

إن تقديم العلوم بعامة والفيزياء بخاصة للنشء هي مهمة جليلة ترقى كثيرا عن أن تكون مجرد أداة كسب مادي. وحري بمن يتصدى لها أن يضع نصب عينيه رسالة جليلة ينذر لها نفسه بقية عمره. وبغير ذلك فهو يتحمل جزءا من وزر التردي العلمي الذي نشهده ونعيشه. فحبذا لو حاول كل منا سد الثغرة التي يقف عندها فلا تؤتى الأمة من قبله.


المادة:
منذ بداية القرن العشرين أصبح من المعروف أن المادة غير قابلة للتجزئة إلى مالانهاية، بل انها تتكون من جسيمات مادية قطرها في حدود 10-10m سميت بالذرات (Atoms).
وجاءت أولى الدلائل على وجود الذرات من دراسة التفاعلات الكيميائية وسلوك الغازات، كما حصل الفيزيائيون على دلائل مباشرة على وجود الذرات باستخدام المجاهر الحديثة ذات القدرة التكبيرية العالية، إلا أن أقوى هذه المجاهر لا تستطيع استكشاف التركيب الداخلي للذرات ولذلك قام العلماء بوضع تصوراتهم لتركيب الذرة الداخلي من خلال التجارب والنتائج المتوفرة لديهم في ذلك الوقت.
يتناول هذا المقرر دراسة تفصيلية للنماذج التي وضعها العلماء لتركيب الذرة مثل نموذج طومسون ونموذج رذرفورد ونوذج بور. وكل نموذج حقق العديد من الظواهر وفشل في أخرى وهذا ما سيتم توضيحه من خلال تناول كل نموذج بالدراسة. كما سيتم دراسة تركيب الذرة باستخدام ميكانيكا الكم من خلال معادلة شرودينجر.
تعتمد دراسة تركيب الذرة بشكل اساسي على فهم الطيف الكهرومغناطيسي للذرة باعتبارها بصمة مهمة تكشف عن بنية الذرة ونركز من خلال هذا المقرر على طيف الهيدروجين باعتباره أبسط الأطياف الذرية والمدخل إلى بناء النماذج الذرية. ولأهمية هذا الموضوع يرجى الاطلاع على الشرح المفصل الخاص بـ ما هي الأشعة الكهرومغناطيسية؟
الطيف الكهرومغناطيسي أو الأشعة الكهرومغناطيسية أو الامواج الكهرومغناطيسية كلها تحمل نفس المعني الفيزيائي وحين التحدث عن جزء خاص من هذا الطيف الكهرومغناطيسي مثل الضوء المرئي والمايكروويف واشعة اكس واشعة جاما وموجات التلفزيون والراديو كلها عبارة اشعة تعرف باسم الاشعة الكهرومغناطيسية Electromagnetic Radiation وكلها لها نفس الخصائص ولكنها تختلف في الطول الموجي Wavelength أوالتردد Frequency ولتوضيح ذلك استعن بالعرض التوضيحي ادناه وقم بتحريك المؤشر لتغيير الطول الموجي. لاحظ أنه كلما ازداد الطول الموجي قل التردد والعكس صحيح.
وكما نعلم فإن الامواج المتكون في وسط مثل الماء فإن جزيئات الوسط (الماء) هي التي تتذبذب فتنتج اضرابات تنتشر في وسط الماء. وكذلك الحال في الامواج الصوتية حيث ان الصوت ينتقل من خلال اضراب في جزيئات الهواء على شكل تضاغط وتخلخل ينتشر في الفراغ. ولكن الحال مختلف في الامواج الكهرومغناطيسية حيث أن الذي يتموج (يتذبذب) في هذه الحالة هو المجال الكهربي الذي ينشئ من تذبذب الجسيمات المشحونة مثل الإلكترون ذو الشحنة السالبة أو البروتون ذو الشحنة الموجبة. فإذا افترضنا شحنة سالبة (إلكترون) مرتبطة بزنبرك لنجعلها تتذبذب تحت تإثير قوةالزنبرك كما في الشكل التوضيحي ادناه حيث بامكانك زيادة قوة الزنبرك من خلال المؤشر اسفل الشكل واعطاء الشحنة السالبة إزاحة صغير وتركها تتذبذب فينتج عن ذلك انبعاث اشعة الكهرومغناطيسية تنتشر في الفراغ بسرعة الضوء وتتأثر بها الشحنةالموجبة على الطرف المقابل.
الأشعة الكهرومغناطيسية
وهذا سبب تكون الاشعة الكهرومغناطيسية حيث ان تذبذب الشحنات المكونة للذرة يؤدي إلى انبعاث الطيف الكهرومغناطيسي والذي يقوم بدور الزنبرك هو درجة الحرارة التي تمد الشحنات بالطاقة أو اي نوع من انواع الإثارة Excitation مثل التصادمات وغيره. ويعتمد الطول الموجي للاشعة الكهرومغناطيسية على درجة اثارة الشحنة ومن هنا نجد ان الطبيف الكهرومغناطيسي له مدى واسع وللتميز بين الاطوال الموجية اعطيت اسماء مختلفة مثل اشعة المايكروويف والاشعة المرئية واشعة اكس واشعة جاما وهكذا كما نلاحظ في الشكل المقابل.
خصائص الاشعة الكهرومغناطيسية
الاشعة الكهرومغناطيسية تنتشر في الفراغ بسرعة ثابتة هي سرعة الضوء وقيمتها 3x108m/s2. تنتقل هذه الاشعة في الفراغ وتنقل الطاقة من المصدر source إلى المستقبل receiver. تم اكتشاف هذه الاشعة على مراحل حيث كان العالم هيرتز Hertz 1887 أول من عمل في هذا المجال وكان في ذلك الوقت فقط اشعة الراديو والاشعة المرئية ومن ثم تم اكتشاف باقي الطيف الكهرومغناطيسي من خلال الملاحظات والظواهر الفيزيائية.
الاشعة الكهرومغناطيسية لها طول موجي l وتردد n يحدد خصائصها وترتبط سرعة الاشعة الكهرومغناطيسية مع التردد والطول الموجي من خلال المعادلة كما هو واضح في الشكل المقابل مخططاً لكامل الطيفالكهرومغناطيسي حيث يبدأ من امواج الراديو ذات الطول الموجي الطويل والتردد المنخفط ثم منطقة اشعة المايكروويف ومنطقة الاشعة تحت الحمراء ثم منطقة الاشعة المرئية ثم منطقة الاشعة فوق البنفسجية ثم منطقة اشعة اكس ثم منطقة اشعة جاما. وهذا التسلسل هو تبعاً لزيادة تردد هذه الموجات. ولكل منطقة من مناطق الطيف الكهرومغناطيسي خصائص تميزها عن بعضها البعض وبناء عليه نتجت تطبيقات مختلفة لهذه الاشعة وللعلم فإن منطقة الطيف المرئي هي التي منحنا الله سبحانه وتعالى القدرة على رؤيتها وهي المنطقة التي تستجيب لها شبكية العين لتتمكن من رؤية الاشياء من حولنا.

فكرة عمل الطابعات

لم يعد امتلاك جهاز الكمبيوتر قاصراً على الشركات والمؤسسات فحسب بل اصبح امتلاك هذا الجهاز شيئا ضروريا لكل فرد. وحتى تظهر ثمار جهدك على ورق مطبوع فإنك فى حاجة إلى شراء طابعة ما. لكن شراء طابعة ليس بالامر السهل فقد انتشرت فى الاسواق انواع متعددة ومختلفة وباسعار متباينة، وبالتالى وجب عليك عزيزى القارئ قبل اقتناء طابعة ان تعلم الفرق بين الانواع المختلفة ومن ثم تختار مايناسبك.

تقسم الطابعات المستخدم مع الكمبيوتر إلى نوعين حسب طريقة تعامل الطابعة مع الورق. والقسم الأول هو الذي يتعامل مع الورق من خلال تصادم رأس الطابعة مع الورق مثل الألة الكاتبة التي تقوم يصطدم كل حرف بالورق من خلال شريط الحبر ليترك اثاره على الورقة وهذا الطريقة الأولى التي صممت فيها طابعات الكمبيوتر مثل الطابعة الإبرية Dot Matrix Printer. أم النوع الثاني فلا يعتمد على التصادم المباشر بين ارأس الطابعة والورق ويأتي دور الطابعة بالتحكم في الحبر الذي سيرسل إلى الورق مثل طابعات قاذفة الحبر Inkjet Printer أو طابعة الليزر Laser Printer.
على هذه الصفحة سوف نستعرض اكثر طابعات الكمبيوتر شيوعا لنوضح فكرة عملها ومميزاتها.
الطابعات قاذفة الحبر Inkjet printers
أول شركة صنعت هذا النوع الجديد من الطابعات هى شركة Hewlett-Packard عام 1984 واطلقت عليها اسم Ink jet printers وتبعتها شركة Canon عام 1986 واطلقت على هذا النوع من الطابعات اسم Bubble jet printers وكلاهما له نفس فكرة العمل. هذه الطابعات اخذت مكانه اوسع من الطابعات الابرية سابقة الذكر عند الكثير من المستخدمين للكمبيوتر خاصة بعد انخفاض سعرها فى هذه الايام.


تعتمد طابعة الـ inkjet على قذف قطرات متناهية في الصغر من الحبر على الورق لرسم الصورة أو طباعة النصوص ومن خصائص هذه الطابعات هي:
• يصل حجم القطرات من الحبر إلى 50 مايكرون وهذا ادق من قطر شعرة.
• يتم توجية القطرات إلى الورق بدقة متناهية مما يعطي وضوح يصل إلى دقة 1440x720 نقطة في الإنش. وهذا مايعرف الـ resolution والتي تقدر بوحدة dpi أي dots per inch.
• يمكن الحصول على طباعة ملونة معن طريق التحكم بنسبة خلط الألوان الأساسية لكل قطرة قبل وصولها إلى الورقة.


فكرة عمل الطابعة قاذفة الحبر
تعتمد فكرة عمل هذا النوع من طابعات الكمبيوتر على تسخين جزء من مستودع الحبرإلى درجة حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية. وهذا سوف يحدث فقاعات بخار داخل مستودع الحبر مما تدفع قطرات الحبر إلى الخارج من فتحة خاصة تدعى Jet يصل عدد هذه الفتحات إلى 400 فتحة دقيقة يخرج منها الحبر قطرات الحبر في نفس اللحظة. بمجرد ملامسة قطرات الحبر الورقة تجف مباشرة. هذه العملية تتكرر عدة الاف مرة فى الثانية الواحدة.
وهنا نلاحظ أنه لايوجد أجزاء متحركة فى الرأس -ما عدا الحبر بالطبع- مما يجعل الطابعة اكثر هدوءاً وتصل دقة هذا النوع من الطابعات إلى 300dpi أى تضاهى طابعات الليزر. وهذا سبب تسمية الطابعة من هذا النوع بطابعة نصف ليزر.

بتسخين المعدن الملامس للحبر تخرج فقاعة من بخار الحبر

تدفع الفقاعة الحبر ليخرج من الفتحة الدقيقة إلى الورق


ماذا يحدث عندما نضغط على امر الطباعة في الكمبيوتر؟
1. عند الضغط على امر الطباعة في الكمبيوتر تحدث الخطوت التالية:
2. يقوم برنامج الطابعة بارسال البيانات إلى معالج الطابعة الـ Driver.
3. يقوم الـ Driver بمعالجة البيانات وترجمتها إلى اللغة التي تفهمها الطابعة ويتأكد البرنامج من ان الطابعة المتصلة بالكمبيوتر وانها تعمل.
4. ترسل البيانات عبر السلك المتصل بين الكمبيوتر والطابعة.
5. تخزن البيانات في ذاكرة الطابعة RAM.
6. يقوم البرنامج بتشغيل موتور رأس الطابعة ويحركه عبر محور الطابعة للتأكد من أنه يعمل ويتم مسح الرأس في هذه الحركة.
7. كذلك يتم تشغيل موتور تحريك الورقة وتجهيز الورقة في المكان المخصص للبدأ في الطباعة.
8. تبدأ الطابعة في العمل بتحريك كلا من الورقة ورأس الطابعة ليقوم برسم البيانات حسب تدفقها من الكمبيوتر إلى ذاكرة الطابعة ويتولى البرنامج بالتحكم بالحبر والالوان وتحريك الورقة كلما انتهى الرأس من مسح السطر وتتكرر العملية إلى ان يتم رسم كافة البيانات المرسلة من الكمبيوتر.


تكاليف الاستخدام لهذا النوع من الطابعات يعتبر الأنسب بالمقارنة بطابعة الليزر وتعتبر تكاليف الطباعة ارخص بكثير إذا ما قورنت بطابعة الليزر الملونة وفي أغلب الاحيان تباع الطابعة بأرخص من تكلفتها وهنا تعتمد الشركات المصنعة في ربحها من بيع الحبر المخصص لكل طابعة. الذي يعتبر سعره مكلفاً لأن تغير الحبر يعنى تغير الرأس.












الخاتـــــــمة
م الموضـــــــــــوع رقم الصفحة
1- مقدمة 2
2- المــــادة 3
3- ما هى الاشعة الكهرومغناطيسية 4
4- خصائصها 5
5- فكرة عمل الطابعات 6
6- الطابعات قاذفة الحبر 7
7- فكرتها 8
8- الخاتمة 12
المراجع : -
الفيزياء الحديثة وتطبيقاتها – مبسط – بيروت لبنان 2001

الوحدات والقياسات للفيزياء



تعتبر وحدات الطول (L) والكتلة (M) والزمن (T) في الميكاميكا بالوحدات الرئيسية أ, بتعبير آخر بالكميات الاساسية حيث أن جميع الكميات الفيزيائية يمكن التعبير عنها بدلالة هذه الكميات الثلاث .

1 – الطول (L)

وحدة الطول هي المتر . ويعرف المتر بأنه المسافة التي يستطيع الضوء قطعها في الفراغ خلال زمن ثانية حيث أن سرعة الضوء تساوي 299792458 متر / ثانية



2 - الكتلة ( M)

وحدة الكتلة هي الكيلوجرام . ويعرف الكيلوجرام بأنه كتلة (بلاتنيوم – ارديوم ) (platinum – Iridium) الاسطوانية الموجودة بمكتب الاوزان والقياسات العالمي في (سيفرس) بفرنسا منذ عام 1887 م



3 – الوقت (T)

وحدة الوقت هي الثانية . وتعرف الثانية بـ ( 9192631770) دورة من الاشعة الصادرة من ذرات مادة السيزيوم ( cesium – 133 atoms) وتستخدم فيهذه الحالة الساعة الذرية التي تصل دقتها إلى خطأ بمقدار ثانية واحدة كل 30000 سنة









تحليل الابعاد ( Dimentional analysis )



Acceleration (L/T^2)
Speed ( L/T)
Volume (L^3)
Area (L^2)
System

m/s^2
m/s
m^3
m^2
SI



الوحدات في معادلة ما يجب أن تكون لها نفس الابعاد في الطرفين وهي ما تسمى بعملية تحليل الابعاد وتستخدم للمساعدة في معرفة ما إذا كانت المعادلة صحيحة ولها نفس الابعاد في كل طرف من المعادلة .



مثال :



المعادلة التي تصف حركة سيارة تتحرك بتسارع ثابت (a) خلال زمن (t) هي :

X = 1/2 a t^2

للتأكد من صحة تعبير المعادلة نستخدم مبدأ تحليل الابعاد فنقول :

الطرف الايسر ( x ) له وحدة الطول (L)

الطرف الايمن (at^2) له الوحدات التالية التسارع (a) يستبدل بـ (L/T) والزمن (a) بـ (T) فيكون لدينا :

L = L/T^2 T^2

بعد اختصار T^2 من البسط والمقام من الطرف الايمن



نحصل على : L = L وهذا يدل على صحة تعبير المعادلة



تحويل الوحدات ( convertion of units )


من المهم وخصوصاً في العلميات الحسابية والمسائل أن تقوم بتحويل الوحدات من نظام إلى آخر ويفضل في جميع الاحوال أن تستخدم وحدات النظام العالمي (SI) .

للاطلاع على التحويلات اتبع الرابط ( )

مثال :

1 ft = 0.3048 m

1 mile = 1609 m = 1.609 km

1 in = 0.0254 m = 2.54 cm

قوس قزح

عبارة عن قوس من الضوء يعرض ألوان الطيف بترتيبها ويتكون من جراء قطرات مياه تسقط عبر الهواء. ويرى قوس قزح عادة في السماء قبالة الشمس بعد انتهاء المطر. كما يمكن مشاهدته في الرذاذ الذي يصدر من شلالات المياه. وفي حالات قوس قزح الذي يعطي لمعانا وبهاء (يعرف بالقوس الرئيسي)، ترتب الألوان بشكل تدريجي يكون فيها اللون الأحمر هو اللون الخارجي. وفوق القوس الكامل يوجد قوس ثانوي حيث ترتب فيه الألوان ترتيبا عكسيا ويكون هذا القوس معتما لوجود انعكاس مزدوج في قطرات المياه.
ولقد استطاع العالم ابن الهيثم في القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي التعبير عن حالات تمازج الألوان وتفسير ظاهرة قوس قزح بشكل علمي، فذكر في كتابه المناظر أن قوس قزح يحدث من انعطاف الضوء إذا اعترض هواء غليظ رطب بين البصر وبين جرم مضيء، وكان الجرم المضيء في وضع خاص وفي طبقة من الهواء أكثف من الطبقة التي يقف فيها الناظر. وبما أن السحاب على شكل كروي، فإن البصر يدرك مواضع الانعكاس على هيئة قوس مضيئة. وبما أن الجسم المضيء يكون ذا عرض، فإن موضع الانعكاس منه يكون ذا عرض أيضا، وبالتالي تكون القوس الحاصلة نفسها ذات عرض.
وفي القرن السابع الهجري / الثالث عشر الميلادي استطاع الشيرازي تعليل قوس قزح تعليلا دقيقا فقال: 'ينشأ قوس قزح من وقوع أشعة الشمس على قطرات الماء الصغيرة الموجودة في الجو عند سقوط الأمطار، وحينئذ تعاني الأشعة انعكاسا داخليا، وبعد ذلك تخرج إلى الرائي'.

ولقد ثبت علميا أنه عندما يدخل شعاع الشمس في قطرة مطر، فإنه ينكسر أو ينثني ثم ينعكس من نقطة الماء بحيث يظهر الضوء كألوان الطيف. ويمكن رؤية الألوان عندما تكون زاوية الانعكاس بين الشمس وقطرة المياه وخط رؤية من يشاهد هذه الألوان هي 40ْو 42ْ. وعندما تكون الشمس منخفضة في السماء، يظهر قوس قزح عاليا نسبيا، وعندما ترتفع الشمس لأعلى يظهر قوس قزح منخفضا في السماء حيث يحتفظ بزاوية 40ْإلى 42ْ. ولكن عندما تكون زاوية الشمس فوق الأفق أكثر من 42ْ، لا يمكن رؤية قوس قزح لأن الزاوية المطلوبة تمر فوق رأس م ن يشاهده.

الإحتكاك


يعتبر الاحتكاك قوة تطبق في الاتجاه العكسي لسرعة الجسم. ففي حالة الاحتكاك الجاف المنزلق حيث لا يوجد تشحيم أو تزييت، تكون قوة الاحتكاك مستقلة عن السرعة تقريبا. كما أن قوة الاحتكاك لا تعتمد على منطقة الاتصال بين الجسم والسطح الذي ينزلق عليه. وتعتبر منطقة الاحتكاك الفعلية منطقة صغيرة الحجم نسبيا، وتعرف منطقة الاحتكاك بأنها تلك المنطقة التي يحدث فيها تلامس فعلي بين كل من النتوءات الصغيرة الموجودة على الجسم والسطح الذي ينزلق عليه.
أثناء تحرك الجسم على السطح المنزلق، تصطدم كل من النتوءات الصغيرة الموجودة عليه وذلك السطح، وحينئذ تكون القوة مطلوبة لنقل النتوءات بجانب بعضها الآخر. وتعتمد منطقة الاتصال الفعلي على القوة العمودية بين الجسم والسطح المنزلق. وتعادل هذه القوة غالبا وزن الجسم المنزلق تماما. ومع هذا، فإذا دفع الجسم بزاوية أفقية، فإن المكون الرأسي النازل لأسفل للقوة سوف يضيف إلى وزن الجسم. وتتناسب هذه القوة الاحتكاكية مع إجمالي القوة العمودية.
وفي القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي بين ابن سينا أن الحركة الدائمة مستحيلة فأشار إلى أن مقاومة الوسط الذي يتحرك خلاله الجسم يؤدي إلى إبطال الحركة فيه وفي هذا يقول في كتابه الإشارات والتنبيهات : 'لا يجوز أن يكون في جسم من الأجسام قوة طبيعية تحرك ذلك الجسم بلا نهاية... فإذا قيل إنه يمكن ذلك فإن الإنسان مثلا قد يحرك يده أو بعض أجزائه، وهو لا ينتقل من مكان إلى مكان، فماذا ترى كيف يكون حال اليد، هل يجوز أن تتحرك ولا تخرج من مكان إلى مكان، وكذلك حكم الإصبع هل يجوز أن يتحرك ولا ينتقل من مكان إلى مكان، ولا يمر بمحاذاة أخرى في زمان ثان؟. واعلم أنه من تحركت أجزاء جسمه فقد تحركت الجملة، ومتى تحركت تلك الجملة فقد تحركت تلك الأجزاء، لأن تلك الأجزاء ليست غير تلك الجملة. وذلك أنه إذا تحرك الإنسان فقد تحركت جملة أعضائه ؛ وإذا تحركت أعضاؤه فقد تحرك هو؛ وإن تحركت يده وحدها فقد تحركت أجزاء اليد كلها، لأن اليد ليست شيئا غير تلك الأجزاء وكذلك إن تحرك إصبع واحد فقد تحركت أجزاء الإصبع كلها، لأن الإصبع ليست غير تلك الأجزاء، فمن ظن أنه يجوز أن تتحرك الأجزاء ولا تتحرك الجملة، أو تتحرك الجملة ولا تتحرك بعض الأجزاء فقد أخطأ '.
وعندما توجد القوة، سوف يصبح القانون الثاني للحركة على النحو التالي:
ق فعالة- احتكاك ق = ك ج
يمثل الجانب الأيسر من المعادلة ببساطة صافي القوة الفعالة. (سوف تكون العجلة ثابتة في اتجاه القوة الفعالة). ومع هذا، فإذا تحرك الجسم عبر سائل، سيعتمد حجم الاحتكاك على السرعة. وبالنسبة لمعظم الأجسام التي يكون حجمها في مثل حجم الإنسان والتي تتحرك في الماء أو الهواء (بسرعة أقل من سرعة الضوء)، سيكون الاحتكاك الناتج متناسبا مع مربع السرعة. ومن ثم، يصبح القانون الثاني للحركة على النحو التالي:
ق فعالة - ث ن2 = ك ج
ويعتبر ثابت التناسب من الصفات المميزة للمادتين اللتين تنزلقان بعد بعضهما الآخر، ويعتمد هذا الثابت على منطقة الاتصال بين السطحين ودرجة انزلاق الجسم المتحرك