هل يتغير تردد الضوء بالمتوسط: ولماذا لا


يرتبط تردد الضوء بعدد موجات الضوء التي تنتقل من نقطة ثابتة في وحدة ثانية. لذا فإن أي ضوء من أي طول موجي له تردد معين يتوافق معه.

للضوء القدرة على تغيير خواصه الفيزيائية أثناء انتقاله عبر وسائط مختلفة ، ويخضع لعملية معينة تسبب تغيرًا في خصائصها. التردد هو أيضا خاصية للموجة الضوئية. هل يتغير تواتر الضوء مع المتوسط؟ هذا أحد الأسئلة المألوفة التي سنناقشها في هذا المنشور.

أثناء الحديث عن التغيير في العمليات المتوسطة والخفيفة مثل الانكسار والحيود أكثر ملاءمة للتحدث عن التغيير مع وسيط الانتشار. في كلتا الحالتين ، ينتشر الضوء من وسيط إلى وسيط آخر بمؤشرات مختلفة.

هل يتغير تواتر الضوء مع المتوسط؟

كنا نعلم أن التردد يرتبط عكسيًا بطول الموجة. عندما يصطدم الضوء الأبيض بالزجاج أو على المنشور ، هناك تغيير في الوسط حيث ينتشر الضوء من وسط الهواء إلى المنشور الذي تختلف مؤشراته عن بعضها البعض.

المنشور لديه القدرة على كسر موجة الضوء الأبيض الساقط ، والتي يمكن أن تشتت إلى ألوان بارزة ذات طول موجي مختلف. لذلك يمكننا ملاحظة التغير في الطول الموجي للضوء الأبيض الساقط عندما يصطدم بالوسيط الآخر ، وتتغير سرعة الضوء الساقط أيضًا ، لكن التردد لا يتغير. تردد ضوء الحادث لا يزال كما كان من قبل.

هل يتغير تواتر الضوء مع المتوسط
وصف الصورة هل يتغير تواتر الضوء

عندما يتعين على الضوء أن ينتقل من وسط إلى آخر ، يجب أن ينحرف إما بسبب الانكسار أو بسبب الانعراج أو التداخل. ضع في اعتبارك مثال على انكسار الضوء الأبيض على المنشور. معامل انكسار المنشور أكبر بقليل من الهواء ؛ هكذا، يحدث انحناء للضوء ، مما يتسبب في الانكسار. الصورة الانكسارية التي نحصل عليها هي مجموعة ألوان ذات أطوال موجية مختلفة تسمى التشتت.

اعتمادات الصورة: صورة بواسطة جيرد التمان تبدأ من Pixabay 

يرجع موضع الألوان المشتتة على الطيف إلى تغير في السرعة وطول الموجة. اللون في النطاق الذي تكون سرعته أقل سيجمع أقل موضع ، وبالتالي فإن الطول الموجي يكون أيضًا أقل لذا يبدو باهتًا. وهكذا تغيرت السرعة أيضًا مع المتوسط. مجموعة الألوان معًا تعطي الطيف البصري ؛ يظل تردد الطيف بأكمله كما هو لأنه كيان يقرره المصدر بشكل جماعي.

وهكذا على الرغم من تغير السرعة والطول الموجي ، فإن التردد لا يتغير مع الوسيط ؛ يبقى ثابتا.

بمعنى آخر ، يتناقص الطول الموجي مع تناقص السرعة بشكل متناسب عندما تنتقل بين وسيطين مختلفين. إذا أخذنا نسبة الطول الموجي والسرعة ، فستكون ثابتة. إن نسبة الطول الموجي وسرعة الضوء ليست سوى تردد. من الواضح أن التردد لا يتغير مع الوسيط.

لماذا يظل تردد الضوء ثابتًا؟

الضوء لديه القدرة على الانحراف عندما يمر عبر وسط من مؤشرات الانكسار المختلفة. وفقًا لمؤشرات الانكسار ، سواء كانت أكثر كثافة أو ندرة ، فإن سرعة الضوء إما أن تتباطأ أو تصبح سريعة.

يوفر يتوافق الضوء مع حزمة من الطاقة مثل الفوتونات؛ وبالتالي ، فإن كل خاصية للضوء مرتبطة أيضًا بالطاقة. تكون طاقة الضوء ثابتة في كل وسيط لأن مقدار القوة التي تسبب تذبذب الفوتون يظل ثابتًا. يرتبط هذا التذبذب بسعة الضوء ، وهو أحد كيانات التردد. ومن ثم فإن تردد الضوء يظل ثابتًا أيضًا.

اعتمادات الصورة: صورة بواسطة جيرد التمان تبدأ من Pixabay 

يمكن وصف التردد الثابت للضوء رياضيًا باستخدام التعبير ،

ه = حν

حيث E هي طاقة الضوء ، h هو ثابت بلانك و هو تردد الضوء.

بما أن طاقة الضوء تسمى ثابتة وهناك عامل ثابت آخر ؛ وبالتالي فإن التردد ثابت أيضًا.

الضوء كمي. هذا يعني أنه لا يمكن أن يفقد أو يكتسب الطاقة التي تعطي التردد الثابت في كل وسيط.

الأسئلة المتكررة

هل يتغير تردد الصوت بتغير الوسط؟

التردد هو المصطلح الذي لا يتغير أبدًا في أي وسيط لأنه يتوافق مع الطاقة.

عندما تنتقل الموجة الصوتية من وسط أكثر كثافة إلى وسط أكثر ندرة ، يمكننا ملاحظة انخفاض في الطول الموجي ؛ وبالتالي ، قد يتغير السمع ، لكن التردد يعتمد فقط على مصدر الصوت ، وليس على الوسيط ؛ وبالتالي يبقى ثابتًا.

هل التردد مستقل عن وسيط الانتشار؟

نعم ، بالطبع ، يكون التردد دائمًا مستقلاً عن وسيط الانتشار ؛ هذا يعني أن التردد لا يتأثر بخصائص الوسيط.

التردد هو كيان تابع للمصدر بالكامل. إذا تغير المصدر نفسه ، فسيتم تغيير التردد. يظل دائمًا مستقلاً عن وسيط التكاثر.

يمكن التعبير عن العلاقة بين السرعة وطول الموجة من خلال النظر في سرعة الضوء في الفراغ.

البيان أعلاه يعني أنه إذا كان الطول الموجي للضوء أكبر ، فإن تردده سيكون أقل. رياضياً ، يمكن كتابة معادلة الاعتماد على التردد والطول الموجي ،

نو = ج / λ ؛ حيث ν هو التردد ، هو الطول الموجي ، و c هي سرعة الضوء.

ما هي عوامل الضوء التي تتأثر بالتغير في الوسط؟

هناك عاملان يؤثران على التغيير في الوسط أثناء التكاثر ؛ هم انهم

  • الطول الموجي - قد يزيد الطول الموجي للضوء الساقط أو ينقص اعتمادًا على مؤشرات الوسط.
  • السرعة - سرعة تباطؤ الضوء أثناء الانتشار من وسط كثيف إلى متوسط ​​نادر.

كيف تتغير سرعة الضوء وطوله الموجي مع تغير الوسط؟

ترتبط السرعة عكسياً بمؤشر الانكسار للوسط ، ويتناسب الطول الموجي مع السرعة.

إذا زاد معامل الانكسار للوسط ، تقل سرعة الضوء ؛ ينتج عن هذا تقليل الطول الموجي للضوء. تشير الزيادة في معامل الانكسار إلى وسط أكثر كثافة ؛ وبالتالي في الوسط الأكثر كثافة ، تكون السرعة أقل وطول الموجة بشكل متناسب. ومع ذلك ، فإن سرعة الضوء تكون أكثر ندرة في الوسط وبالتالي تزيد من الطول الموجي.

ما هو المقصود بالضوء هو الكمي؟

في ميكانيكا الكم ، تشير الكميات إلى حزم الطاقة أو الفوتونات.

يعني الضوء الكمي أن الضوء يحمل حزم الطاقة اعتمادًا على تردد المصدر ، وتميزه المجموعات الأربع من الأرقام الكمية. إنه موجود أيضًا في الحالة المنفصلة ، وبالتالي يظل ثابتًا في كل مكان.

كيرثي مورثي

أنا Keerthi K Murthy ، لقد أكملت التخرج في الفيزياء ، مع التخصص في مجال فيزياء الجوامد. لطالما اعتبرت الفيزياء كموضوع أساسي مرتبط بحياتنا اليومية. كوني طالب علوم أستمتع باستكشاف أشياء جديدة في الفيزياء. ككاتب ، هدفي هو الوصول إلى القراء بالطريقة المبسطة من خلال مقالاتي. تصلني - keerthikmurthy24@gmail.com

آخر المقالات