كيفية الإبصار عند علماء الفيزياء؟
تاريخ النشر: 1st, January 2025 GMT
تابع أحدث الأخبار عبر تطبيق
يمتلك كل شخص حاسة البصر التي تمكّنه من رؤية الأشياء من حوله، فيرى الإنسان الأجسام بعينيه، ويُفسّر دماغه الصور الواصلة إليه بسرعة كبيرة ودون شعور، إلّا أنّ العملية في الواقع تكون غايةً في التعقيد، فكيف فسّر علماء الفيزياء آلية الإبصار؟
آلية الإبصار تسقط أشعة الضوء على الأجسام المختلفة، ثمّ ترتد عنها، أو تنعكس، وعند وصولها إلى العين يمكن حينها رؤية الجسم، فمثلًا عند النظر من النافذة يمكن رؤية كل الأجسام، وذلك بسبب وجود أشعة الشمس التي تسقط عليها وتنعكس في العين، فيُبصرها الإنسان.
تختلف طريقة انعكاس الضوء عن الأجسام باختلاف طبيعة هذه الأجسام، ممّا يؤدي إلى اختلاف صور الأشياء، ومن أمثلة ذلك، اختلاف الصورة التي يمكن رؤيتها لجسم ما في مرآة مستوية عن طريقة رؤية الجسم ذاته على سطح محدّب، كالملعقة، إذ يمكن تفسير ذلك باختلاف طريقة انتشار مسارات الأشعة الضوئية في كلّ حالة عن الأخرى.
أهمية الضوء في الإبصار يعتمد الإبصار في الفيزياء على وجود الضوء، وبكلماتٍ أخرى، لا يمكن رؤية الأجسام في الظلام عند غياب الضوء، وذلك بسبب اعتماد الإبصار على تفاعل محدّد بين العين والضوء أولًا، لإنتاج إشارات تُرسل إلى الدماغ، ومن الأدلّة على ذلك، استحالة الرؤية في الظلام الدامس.
يمكن التأكّد من أهمية الضوء للرؤية في غرفة مظلمة تمامًا، وملاحظة عدم القدرة على رؤية أي شيء، إذ ستقوم العين حينها بالبحث عن أي مصدر ضوئي مهما كان خافتًا، إلا أنّها حين لا تجده ستكوّن صورةً سوداء تمامًا وخالية من التفاصيل.
الأجسام المضيئة والمعتمة وعلاقتها بالإبصار تنقسم الأجسام التي يمكن رؤيتها إلى نوعين، مضيئة وأخرى معتمة، ويمكن توضيح كل نوع على حدى كما يأتي:
الأجسام المضيئة هي الأجسام التي تضيء بذاتها، والتي يمكن رؤيتها من خلال انعكاس الأشعة الضوئية التي تمتلكها، ومن أبرز أمثلتها الشمس.
الأجسام المعتمة هي الأجسام التي لا يمكن رؤيتها دون وجود مصدر ضوء، كالعشب والأشجار، إذ يستحيل رؤيتها في الليل دون وجود ضوء، بينما يمكن رؤيتها خلال النهار بسبب وجود الشمس كمصدر للضوء. تتطلّب عملية إبصار الأجسام المعتمة وجود ضوء، وعلى فرض وجود غرف مظلمة تمامًا، فلن يتمكّن الإنسان من رؤية ما بداخلها إلا بعد إشعال مصدر ضوء، وفي حال كان مصدر الضوء صغيرًا، عود ثقاب على سبيل المثال، فلن يكون بالإمكان رؤية أي شيء عدا الأشياء التي يتوجّه الضوء نحوها تمامًا.
يتم انتقال أشعة الضوء بسرعة فائقة، فتنتقل من الجسم المضيء إلى العين مباشرةً فيمكن إبصاره، كما ينتقل من الجسم المضيء ويسقط على المعتم، لينعكس منه مرةً أخرى فيتمكّن الإنسان من إبصاره، وقد كانت فكرة انتقال الضوء هذه غريبةً ومرفوضةً في السابق، إذ شاعت فيزيائيًا فقط خلال القرن الواحد والعشرين.
المصدر: البوابة نيوز
كلمات دلالية: الرؤية الظلام الدامس الضوء أشعة الشمس الابصار یمکن رؤیتها تمام ا
إقرأ أيضاً:
بواسطة روبوتات.. علماء يفككون أسرار الهولا هوب
قد تبدو حلقة الهولا هوب المتواضعة، والتي كانت صرعة لاكتساب الرشاقة في خمسينات القرن الماضي، وكأنها لعبة بلاستيكية بسيطة، لكن اتضح أن هناك بعض الفيزياء الرائعة وراء كيفية تمكنها من تحدي الجاذبية أثناء الدوران حول الخصر.
وبحسب "ستادي فايندز"، اكتشف فريق من مختبر الرياضيات التطبيقية بجامعة نيويورك أن نجاح حلقة الهولا هوب يتطلب أكثر من مجرد حركة الورك؛ فهو يتطلب هندسة دقيقة للجسم، وأنماط حركة تخلق شكلًا فريداً من أشكال الرفع الميكانيكي.
ويوضح ليف ريستروف، الباحث الرئيسي من معهد كورانت للعلوم الرياضية بجامعة نيويورك: "كنا مهتمين بشكل خاص بأنواع حركات الجسم والأشكال التي يمكنها حمل الحلقة بنجاح وما هي المتطلبات والقيود المادية المشاركة".
وتماماً مثل المروحية التي تحتاج إلى حركات وزوايا شفرة محددة للبقاء في الهواء، فإن حلقة الهولا هوب تحتاج إلى ظروف معينة للحفاظ على مدارها الساحر حول الجسم.
عاملان رئيسيانوباستخدام التجارب الروبوتية والنمذجة الرياضية، اكتشف الباحثون أن عاملين رئيسيين يحددان ما إذا كانت الطوق سيبقى في الأعلى أم سيسقط: يجب أن يكون لجسمك "وركان" (سطح مائل) و"خصر" محدد (منحنى الساعة الرملية).
وللتحقيق في هذه الديناميكيات، أنشأ الفريق حلقات هولا روبوتية مصغرة في مختبر الرياضيات التطبيقية بجامعة نيويورك.
لقد بنوا مؤدين ميكانيكيين بحجم عُشر حجم الإنسان، باستخدام أجسام مطبوعة ثلاثية الأبعاد بأشكال مختلفة، تضمنت أسطوانات ومخاريط وأشكال زائدة (أشكال الساعة الرملية) لتمثيل أنواع مختلفة من الجسم.
وتم تحريك هذه الراقصات الروبوتية بواسطة محركات تحاكي حركات الورك البشرية، بينما تم إطلاق حلقات بقطر 6 بوصات حولهن.
والتقطت الكاميرات عالية السرعة كل اهتزاز ودوران.
الجسم الإسطواني والمخروطيوعندما حاولوا استخدام أسطوانة بسيطة، سقطت الطوق دائماً. وأثبت الشكل المخروطي فشله أيضاً، وإن كان بطريقة أكثر إثارة للاهتمام.
واعتماداً على المكان الذي أطلقوا فيه الطوق، فإنه إما يتسلق المخروط حتى يطير أو ينزلق لأسفل حتى يسقط.
الساعة الرمليةولكن عندما اختبروا روبوتاً على شكل الساعة الرملية، حدث شيء سحري: فقد وجد الطوق نقطة حلوة مستقرة أسفل أضيق نقطة في الخصر.
ومن المدهش أن الباحثين وجدوا أن الشكل الدقيق لحركة الدوران أو ما إذا كان المقطع العرضي للجسم دائرياً أم بيضاوياً لم يكن له أهمية كبيرة.
وقال ريستروف: "في جميع الحالات، يمكن إعداد حركات دوران جيدة للطوق حول الجسم دون أي جهد خاص". ما يهم حقًا هو الحصول على التركيبة الصحيحة من المنحدرات والمنحنيات.
حجم الطوقوأثبتت بعض النتائج ما يعرفه مدربو الهولا هوب بشكل حدسي لسنوات. مثلاً، غالباً ما يكون المبتدئون أكثر حظاً مع الحلقات الأكبر حجماً، ليس لأنها أسهل في الرؤية أو الإمساك بها، ولكن لأن نصف قطرها الأكبر يساعد في الواقع على خلق قوى أكثر استقراراً.
والمدهش أن وزن الحلقة لا يهم بقدر أهمية حجمها.