لماذا البقع الزيتية الموجودة على الشوارع المبتلة تُظهر الألوان؟ ولماذا تغيب هذه الألوان لو كان الشارع غير مُبتل؟ ولماذا يُمكن أن تتكون الألوان حتى في حالة احتجاب الشمس وراء السحب؟

لماذا أغشية وفقاقيع الصابون ملوّنة؟ ولماذا تختفي الألوان عندما يكون الغشاء شديد الرقة أو السمك ؟ ولماذا لا ترى ألوانًا مُشابهة من شريحة المجهر أو اللوح الزجاجي؟ افترض أن غشاءً صابونيًّا رقيقًا معلقًا رأسيًّا ومضاءً من الأمام من خلال شعاع ضوء أبيض مع سحب الجاذبية للغشاء، ستبدأ الأشرطة الملونة الأفقية الموجودة على الغشاء في النزول لأسفل؛ ومِن ثَمَّ سيتحول الجزء العلوي إلى الأسود (شريطة أن تكون الخلفية وراء الغشاء قاتمة. فكيف يُمكن أن يُصبح الغشاء أسود رغم الإضاءة الساطعة الواقعة عليها من المقدمة؟ إذا فحصت المنطقة السوداء جيدًا، من الممكن أن تجد نقاطا شديدة السواد. فلماذا تظهر هذه المناطق؟ ولماذا الشريط الموجود أسفل المنطقة السوداء أبيض اللون وليس أزرق؟ (اللون الأزرق له أصغر طول موجي مرئي؛ ومن ثم يجب أن يتوافق مع الجزء شديد الرقة من الغشاء الواقع أسفل المنطقة السوداء.) في بعض الأحيان تُوجد مناطق ملونة على آنية الطهو رغم تنظيفها بعناية. فما سبب تكون هذه الألوان؟ وتظهر ألوان مشابهة عند تسرب الزيت من سطح معدني مصقول. فلماذا لا تظهر مثل هذه الألوان عندما يكون السطح غير مصقول؟

شكل1: انعكاس الضوء إلى عينك قادمًا من السطح الأمامي والسطح الخلفي لغشاء رقيق.

الجواب: الطبقة الشفافة ذات السمك المساوي تقريبًا للطول الموجي للضوء المرئي يُمكن أن تُنتج ألوانًا عند إضاءتها بالضوء الأبيض. افترض أن شعاع أحد الألوان ساقط على نحو عمودي على هذا الغشاء انظر) شكل (1) سنجد أن بعضًا من الضوء ينعكس من السطح الأمامي للغشاء بينما ينتقل قدر من الجزء المتبقي عبر الغشاء وينعكس من السطح الخلفي، ثم ينتقل مرة أخرى عبر سُمك الغشاء ويخرج مرة أخرى. عندما ترى عينك مغادرة هاتين الموجتين للغشاء؛ فإنهما تتعرضان للتداخل إذا كانت الموجتان مُتطاورتين (متزامنتَين)، يحدث تداخل بنَّاء وتُعزّز كلٌّ منهما الأخرى)، وترى لونا ساطعا على الغشاء. أما إذا كانتا غير متطاورتين تمامًا (غير متزامنتين)، فسيحدث تداخل هدام (وتميل كلٌّ منهما إلى إلغاء الأخرى) وترى ظلامًا على الغشاء.

سمك الغشاء من العوامل التي تحدد إذا ما كان لون معين سيتمتَّع بالسطوع أم لا؛ ومِن ثُمَّ فعندما تسحب الجاذبية غشاء رأسيًّا وتجعله أكثر سمكا عند القاع تبدأ ألوان مختلفة في الظهور عند ارتفاعات مختلفة. وإذا غيَّرت منظورك للغشاء فإنك تغير المسافة التي يقطعها الضوء عبر الغشاء ليصل إليك. ومِن ثَمَّ، فإنك تغير الألوان التي تسطع والعروض الملونة التي تغير الألوان مع تغير زاوية الرؤية تُوصف بأنها «قزحية» اللون. (أما القميص الأزرق الذي اكتسب زرقته من الصبغة فلا يوصف بأنه قزحي اللون.)

 يمكن أن ترى ألوانًا قزحية على بقعة الزيت إذا كون الزيت طبقة أفقية رقيقة على الماء. ويُمكن أن تكون الألوان واضحةً حتى عندما تكون الشمس محتجبة، شريطة أن يكون جزء من السماء أكثر سطوعًا من بقية السماء. أما إذا وقع الزيت على شارع جاف، فإن السمك يختلف عبر الطبقة بسبب الملمس الخشن للشارع الواقع أسفل طبقة الزيت. تتداخل الألوان المختلفة السمك، ويصبح النسق باهتا وربما عديم اللون.

 أما في الجزء العلوي من البالوعة فيصبح غشاء الصابون الرأسي أكثر رقة من الطول الموجي للضوء، وتُلغي كل موجات الضوء الصادرة عنه بعضها بعضًا على نحو شبه كامل، ويُصبح الجزء العلوي أسود. يُمكن أن يتوقف هذا الترقق لحظيا في هذه المرحلة لسببين: (1) طبقات جزيئات الصابون على جانبي الغشاء المتقابلين أصبحت الآن متقاربة على نحو يكفي للتنافر كهربائيا. (2) جزيئات الماء على طول كل سطح أصبحت مرتبة على نحو واضح ترتيبًا يشبه نسبيًّا الترتيب الموجود في البلورة الجليدية) وبدأت في التداخل. ونظرًا لأن التداخل يتطلب طاقة، فإن الترقق يميل إلى التوقف عند هذه المرحلة. وعلى الرغم من هذه الأسباب، فإن الطبقة الرقيقة تكون غير مستقرة ومن المحتمل أن تنهار فجأة وتنفجر. إلا أنه إذا احتوى الغشاء على شوائب مشحونة، فقد يتمكن من زيادة الترقق دون الانفجار. وهذه المناطق تكون أجزاءً شديدة السواد في المنطقة السوداء الرقيقة.

ويتسم الشريط أسفل المنطقة السوداء بالزرقة الباهتة؛ لأن الضوء الأزرق يتعرض إلى تداخل هدام جزئي فالموجات شبه مُتطاورة؛ ومِن ثَمَّ يُعزّز بعضها البعض نسبيًّا). إلا أنه من الصعب رؤية اللون الأزرق، وقد تجد أن أول شريط يُمكن تمييزه أسفل المنطقة السوداء هو اللون الأبيض. وفي هذا الجزء يتمتَّع الغشاء بسمك يسمح لكل ألوان الطيف المرئي بالتعرض لتداخل بناء جزئي، ويبدو تجمعهم باللون الأبيض. وأسفل الشريط الأبيض نجد شريطا لونه أحمر مُصفر (برتقالي)، ثم نجد شريطا لونه أحمر مزرقٌ (أرجواني). بعد ذلك فقط نجد شريطا يكاد يكون لونه أزرق صافيًا.

 ومع تسرب الغشاء وازدياد سمكه عند القاع، تبدأ الأشرطة الملونة في القاع في التداخل وفي النهاية يكون التداخل كافيًا لإزالة الألوان، ويُصبح ذلك الجزء من الغشاء أبيض. إلا أن الأشرطة الملونة لن تظهر حتى لو حولنا مصدر الضوء إلى لون صاف. والمشكلة هي الانبعاثات العشوائية للموجات الضوئية من أي مصباح عادي. فمن لحظة إلى أخرى، تنبعث أطوال موجية قصيرة يُطلق عليها «قطارات موجيَّة») من المصباح. وإذا كان الغشاء رقيقًا لدرجة تجعل الأمواج المنعكسة من السطح الأمامي والسطح الخلفي جزءًا دائما من القطار الموجي نفسه، ففي هذه الحالة يُمكن حدوث نوع معين من التداخل ويمكن إنتاج شريط ملون ثابت أما إذا كان الغشاء أكثر سمكًا، فمن الممكن أن تكون الموجتان المنعكستان من قطارين موجيَّين مختلفين» ومِن ثَمَّ يُمكن أن يتحول التداخل عشوائيا من بناء في لحظة إلى هدام في اللحظة التالية. ومن ثُمَّ لَا يُمكن أن يتكون شريط ثابت اللون؛ ولهذا السبب لا تحدث أنماط التداخل والتقرح في الأغشية السميكة وشرائح المجهر وألواح النوافذ الزجاجية وأكواب الشرب الزجاجية، وما إلى ذلك.

غالبًا ما تظهر الأشرطة الملوَّنة على آنية الطهو المعدنية الجافة بسبب وجود طبقات رقيقة من أكسيد المعدن. بالإضافة إلى ذلك إذا كان المعدن يحتوي على طبقة رقيقة من الزيت وكان لامعًا، فمن الممكن أن تنتج طبقة الزيت تداخلا في الألوان. ورغم ذلك، إذا كان السطح خشنًا، فإن الضوء المنعكس من السطح الخلفي لطبقة الزيت يتشتت في اتجاهات عشوائية ومن ثمَّ يُدمر عرض الألوان.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

قسم الشؤون الفكريّة يُهدي إصداراته العلمية إلى مكتبات محافظة كركوك

شعبة فاطمة بنت أسد تطلق مسابقتها الإلكترونية (منارة الجود في مهد الصبا) لكتابة القصة للأطفال

المجمع العلمي يقيم برنامجًا قرآنيًا تعليميًا في النجف الأشرف

قسم الشؤون الدينية يقيم مجلسًا عزائيًّا لاستذكار أهل البيت (عليهم السلام)

المزيد

الآخبار الصحية

ما هي أفضل العصائر لصحة القلب وتقوية المناعة والنوم العميق؟

الأطعمة الغنية بالبروتينات النباتية تقلل خطر الأمراض المزمنة

وجع الأوتار قد يخفي خطرا صحيا مرتبطا بالقلب

أزمة "السفينة الموبوءة"..الأرجنتين تحقق في مصدر تفشي "هانتا"

المزيد

الآخبار التكنلوجية

باحثون يحددون تأثير القهوة على الميكروبيوم والمزاج

روسيا.. ابتكار تقنية لمعالجة سبائك التيتانيوم لحماية الطائرات والسيارات

بكين وواشنطن تدرسان إطلاق محادثات رسمية حول الذكاء الاصطناعي

لأول مرة في الولايات المتحدة.. تشغيل مفاعل مصغر نووي يغذي الذكاء الاصطناعي بالطاقة

المزيد

مواضيع ذات صلة

Light and Illumination

Explanation of Newtons Rings

Dopplers Principle Applied to Light Waves

Relative Size of Object and Image

The Convex Mirror

Umbra and Penumbra

Incandescent Lighting

The Luminous Arc

The Terrestrial Telescope

The Polariscope

The Simple Microscope

The Compound Microscope