بسم الله الرحمن الرحيم بنتواصل و بنكمل محاضرات ال
physical optics و اتوقفنا المرة الماضية عند
الخاصية الدوء اللي هي ال coherence أو الترابط
light from most sources consists of wavy trains
just as a trainhas many cars a wavy train consists
of many sections each having a dominant frequency
بنا نحاول نفهم هذه الجملة و بنروح للرسم هي ساعدنا
ان شاء الله تعالى على الفهم على الفهم بنروح لهذه
الرسمة الأولى بنقول هي مصدر للضوء بيصدر الضوء
بأطوال موجية معينة عبارة عن مقاطع بدنا نتصور إن
الضوء عبارة عن قطار .. عن قطار هذا القطار فيه
عربات كل عربة فيها مجموعة من الموجات هذه الموجات
بيربطها مع بعضها لبعض إنه لها نفس الطول الموجي
وعشان هيك في الرسمة هذه مميزة بإنها لها اللون
الأزرق ربما هنا ال .. ال .. ال .. الأشياء مختلطة
مع بعضهاالأشياء مختلطة مع بعضها بمجرد صدورها من
المصدر ولكن هنا بنسميها non-coherent emission يعني
إشعاع غير مترابط مع بعض البعض الان لما دخل في
pinhole aperture من خلال فتحة pinhole تم تنظيم
الأمور فعندي بدأ أتصور هذا الإشعاع عبارة عنقطار
ماشي من المصدر باتجاه ما في الفراغ وهذا القطار زي
ما القطار العادي اللي احنا بنعرفه مكوّن من عربات
بيضم الركاب في كل عربة هم الموجات الضوئية يعني هنا
في .. في العربة هذه الطول الموجي الأحمر في العربة
اللي بعدها الطول الموجي أيضا الأحمر في العربة اللي
بعدها الطول الموجي الأزرقإذا كبرنا بتكون أفضل في
العربة اللي بعدها طول الموجي الأحمر، يعني الموجات
اللي هي طولها الموجي بيعطينا شعور باللون الأحمر أو
بالإضاءة الحمرة، بعديك موجات بتعطي شعور باللون
الأخضر أو بالضوء الأخضر، القصد إنه لو تصورنا إنه
المصدر الضوءي بيبث موجات ضوئية، موجات كهرومغناطسية
اللي بنسميها احنا ال visible light لأن عيننا
بتشوفهاالان هذه ال .. ال .. ال .. البث من هذا
المصدر في البداية بيكون non-coherent يعني بعض
المصادر بتعطيني non-coherent emission يعني إشعاع
مش مترابط يعني يختلط الحابل بالنابل فيهوالآن لما
دخل من خلال ال pinhole aperture أصبح بيبث الضوء
عبر نبضات كل نبضة نعتبرها عربة في قطار بيضم هذه
العربة موجات إلها نفس الطول الموجي يعني إيش اللي
بيربطها مع بعض إنه إلها نفس الطول الموجي إلها نفس
الطول الموجي بمعنى إلها نفس الأثر على العين إلها
نفس الخصائص الفيزيائيةوما إلى ذلك بالضبط زي لو
تصورنا ان في عندنا قطار وهذا القطار مكون من عدة
عرباتالعربة الأولى مثلا فيها طلاب مسافرين باتجاه
جامعاتهم والعربة التانية فيها مثلا مجموعة من
المعتمرين اللي بدهم يسافروا لبيت الله الحرام
والعربة التالتة فيها مجموعة من المرضى يعني مسافرين
للعلاج بالخارج وما إلى ذلك بنقول لو سألنا سؤال
يعني ماذا يربط الأفراد في كل عربة؟ يربطهم وحدة
الهدفهنا عندنا في موضوع الضوء لو قلنا هذه عربة من
عربات القطار هذه العربة التي تليها وهذه العربة
التي تليها وهكذا بنلاقي ان كل عربة بيربطها ان
الموجات اللي فيها مترابطة بمعنى انها نفس الطول
الموجي وبالتالي الدفقة اللي بعدها من الضوء اللي
جاية من المصدر النبضة اللي بعدها من الضوء الضوء
اللي صدر او الموجات الضوئية اللي صدرتبعدها بتختلف
عنها في الطول الموجي إذا ملاحظين هنا مافيش ترتيب
منتظم الترتيب عشوائي بس كل مجموعة بيربطها إنها
إلها نفس الطول الموجي أو نفس ال frequency طبعا هنا
إحنا مش معنيين في إكمال التجربة لأنه إحنا بس بدنا
نفهم أو توصلنا مفهومإنه أي مصدر ضوء لما بيصدر
الضوء غالبا بيصدر الضوء بشكل نبضات أو دفقات من
الموجات الكهرومغناطسية أو الموجات الضوئيةهذه
الدفقات كل section منها او كل مقطع منها بيختلف عن
المقطع اللي جابله بيختلف عن المقطع اللي بعده في
الطول الموجي او ال frequency او ال frequency هنا
بشكل مبسط اكتر لو اتصورنا انه هنا مصدر الضوء وهي
احنا هنمسك اول دفقة او تالت دفقة لان اول دفقة بعدت
عن المصدر يعني اذا المصدر هنا معناته هذه الدفقة
الاولى الها طول موجي معين هذه الدفقة اللي بعدهامن
نفس النقطة من المصدر صدرات إلها طول موجي آخر
وبعدين هذه اللي بعديها ثم التي تليها ثم التي تليها
إذا لو تصورنا الموجة الضوئية عبارة عن قطار وهذا
القطار قسم إلى مقاطع أو section كل مقطع يميز إن
موجاته إلها نفس الطول الموجي وهنا زي ما أنتم
لاحظين مرسومة بنفس اللون يعني الموج high مرسومة
بنفس لون الموج high بنفس اللون هذا بنفس اللون هذا
الان بدأ يظهر عندي في المقطع التاني لون آخر السبب
عشان يقوللي ان هادي لها أطوال موجية موحدة تختلف عن
الأطوال الموجية بتاع المقطع الوسطاني تختلف عن
الأطوال الموجية بتاع المقطع واضح أن طول الموج هنا
أطول يعني طول الموجة الواحدة أطول وهنا متوسط وهنا
الأقصر فبالتالي بنحكي أن هنا ال frequency قليلةو
هنا ال frequency عالية طبعا الطول الموجي و ال
frequency بتناسبوا عكسيا مع بعض ال frequency يعني
التردد ايش يعني التردد يعني كام موجة في المقطع او
في وحدة المسافة لما بجيب موجات طويلة طبعا وحدة
المسافةبتاخد عدد موجات اقل بسبب انه الموجة طويلة
بينما لو جبت موجات قصيرة بلاقي ان وحدة المسافة حوت
عدد اكبر من الموجات اذا كل ما كانت طول الموج اصغر
كل ما كانت ال frequency اعلى التردد الموجي اعلى
يعني بمعنى عدد الموجات اكتر وكل ما كانت طول الموج
اطول بيكون عدد الموجات اقل وبالتاليبيكون عندى
التردد اقل هذه نقطة النقطة التانية هنا مثلا الرسمة
بتبينلي انه الضوء صدر وعندي فيه مرسوم تلت مقاطع
مقطع تنين تلاتة بيربط كل موجات مقطع مع بعضهم البعض
انه لهم نفس الطول الموجة الان المقاطع هم مش تلاتة
هم عدد لا حصر له طالما الضوء صادر اذا مئات الاف
وملايين وعدد لا نهائي من المقاطع طبعا بدنا نفهم
قضية انه ليس شرطا ان كل المقاطع تتساوى في الطول
يعني ممكن يكون مقطع كبير شوية .. مقطع أصغر شوية ..
مقطع وسط و هكذا .. يعني طول المقطع الواحد ليس شرطا
أنه يساوي المقطع اللي جابله أو المقطع اللي بعده ..
طيب .. الآنبنقول عن موجات كل مقطع إنها coherent مع
بعضها البعض مترابطة ما الذي يربطها؟ اللي يربطها
إنه إنها نفس الطول الموجي بمعنى نفس التردد أو نفس
ال frequency طيب، الآن طول المقطع الواحد بيسمو
coherence length coherence length يعني طول المقطع
المترابط مع بعضه و ال coherence length هنا مش شرط
إنه يساوي ال coherence length هنا و مش شرط إنه
يساوي ال coherence length هناأذا كل مقطع طوله
بنسميه الـ coherence linkالـ coherence links زي ما
بنقول طول البني آدم ليس شرط أن طول أحمد هو طول
محمود هو طول محمد إلى آخرية بس هذا طول و هذا طول و
هذا طول التلاتة بيشتركوا في أنهم من بني البشر ولكن
أطوالهم مختلفة هنا هذا المقطع بتربط موجاته أنه لها
نفس الطول الموجي بس طول المقطع هذا في الفراغ ممكن
يختلف عن المقطع اللي بعده أو المقطع اللي قبلهطيب
الزمن اللي لازم لضوء عشان يخلص هذا المقطع يعني
يقطعه يعني يبدأ من بدايته ويرحل يوصل لنهايته يسمى
ال coherence time ال coherence time اذا في عندي
حاجة اسمها ال coherence lengthطول المقطع المترابط
اللي بتربط موجاته إنه لها نفس الطول الموجي هذا
بيسموه ال coherence length وهذا بيسموه ال
coherence length وهذا ال coherence length وهذا ال
coherence length وهذا ال coherence length طبعا
ممكن يختلف ال coherence length من مقطع إلى آخر
ولكن بيتسمى coherence length أيضا الزمن اللازم
للضوء عشان يقطع ال coherence length من أوله لآخره
بيسمى ال coherencetime ال coherence time إذا نرجع
عشان نقرأ هذا الكلام اللي شرحناه بنقول light from
most sourcesالضوء من معظم مصادره consists of wavy
trains يتكون من قطار من الموجات just as a train
has many cars يعني كل .. كما .. كما في الحقيقة أنه
القطارات مكونة من عدة عربات a wavy train قطار
الموجة الضوئية consists of many sections من مقاطع
عديدة each having dominant frequency طب ليش احنا
جسمنا ال .. الموجة الضوئية لمقاطع؟ليش جسمناها
لمقاطع؟ لأن المقطع هذا من هنا لهنا فيه dominant
frequency، فيه تردد معين سائد، هذا المقطع فيه تردد
آخر سائد، هذا المقطع فيه تردد آخر سائد، بمعنى أن
موجاته لها نفس الطول الموجة temporal coherence is
a function of the bandwidth of a light source،
يعني the number of frequencies it is composed ofفي
حاجة بيسموها الترابط ال temporal coherence يعني
الترابط الزماني وهذا بيرجع لكم ال light source
جداش بيعطيني عدد من ال frequency نيجي
بس نشرحه نفرض عندي المصدر A وعندي المصدر B للضوء
المصدر A أعطاني تلت أنواع من ال frequency هذه ال
frequency وهذه ال frequency وهذه ال frequency إذا
المصدر A لما بيصدر الضوء بتاعه بيعطي تلت أنواع من
ال .. من اللي هو ال wavelength بينما ال bus ..
المصدر B بيعطينوعين من ال frequency هذه وهذه اللي
هي مرسومة باللون الأخضر ومرسومة باللون الأزرق
بنقول لما بنقارن A مع B مين عنده عروض أكتر يعني
أنواع من ال frequency أكترطبعا الإجابة A لأنه عنده
تلاتة بينما B عنده نوعين من ال wavelength يعني
نوعين من الموجات الضوئية بينما هذا عنده تلت أنواع
من الموجات الضوئية لو جيبنا مصدر C بيصدر ست أنواع
من الموجات الضوئية ست أطوال مختلفة من الموجات
الضوئية يعني في المبادات بتاعته طلع ليه ست .. ست
section و ست مقاطع كل مقطع بختلف عن الآخر في الطول
الموجي ساعتها بنقول C يعني عروضه أكترعروضه اكتر
بمعنى انه تنوع الموجات عنده اكتر يعني ال timbre ال
coherance بتاعه اكتر فبالتالي بنقول كالاتي كل مكان
انا عندي انواع الموجات وانواع المقاطع المختلفة
اكتر بسميها ده broadband .. broadbandو .. يعني
موجة عريضة، إيش يعني موجة عريضة؟ يعني .. يعني عنده
كمية من الموجات مختلفة في الطول الموجي ويعني ..
يعني بينتشر .. بيغطي جزء كبير من ال visible light
بينما عندي لما بتكون عدد الموجات أو أنواع الموجات
قليلة موجة أو تنتين بسميه narrow band .. narrow
band وبالتاليهذه القضية بدأ تكون واضحة اذا wave
trains wave trains طبعا نقول wave trains قطار
الموجات الضوئية from broadband light sources من
المصادر الضوئية اللي بتعطيني العديد من الموجات او
عندها عروض او انواع من الموجات كثيرة يعني بمعنى
اخر those radiating many frequencies consist of
short sections whereas narrow band اللي عندها عروض
قليلةconsists of wave trains with longer sections
ايش معناة الكلام هذا؟ احنا عندنا أنواع من المصادر
الضوئية في نوع بيسموه broadband واسع العروض وفي
عندنا narrow band يعني ضيق العروض ضيق العروض يعني
كمية عروضه قليلة لو تصورنا مثلا دكان وفيها بس
صنفين من المنتجات للبيانةودكان فيها مائة صنف بنقول
هذا عنده عروض كثيرة أبو المائة صنف بينما اللي عنده
فقط صنفين يعني عروض قليلة عروض قليلة الآن أبو
المائة صنف لو تصورنا إنه هذا المصدر أبو المائة صنف
يعني خلينا على مثل الدكان أبو المائة صنف حجم دكانه
حجم دكانه هو نفس حجم دكان اللي عنده صنفين يترى لكل
صنف من المائة صنف جداش هيخصص مساحة طبعا هتكون
المساحة المخصصة لكل صنف من الأصناف المائة قليلة
إذا ما قورنت بالمساحة المخصصة لكل صنف من الصنفين
في المحل التاني إذا كل ما قل عدد الأصنافكلما زادت
المساحة المخصصة لعرض هذه الأصناف وهنا نفس الاشي
لما يكون عندى فيه مصادر الضوء نفرض عندنا مصدرين
مصدر A ومصدر B والمصدر A مثلا بيعطيني خمسين نوع من
الأمواج أو يعني خمسين section بمعنى آخر كل section
بختلف عن الآخر في الطول الموجي بينما المصدر التاني
للضوء بيعطيني نوعين من الموجات هنلاقي ان ال
coherence lengthالموجات أو المقاطع الخمسين في
المصدر الأول ضيق جدا وصغير جدا وبينما ال coherance
length بتاع المصدر التاني من الضوء طويل إذا مقارن
بالمقطع الأول إذا مقارن بالمقطع الأولwave trains
from broadband light sources قطار الموجات الضوئية
اللي جاي من مصادر ضوئية عريضة الموجة عريضة الموجة
يعني عندها عروض كتيرة وأنواع الموجات اللي بتصدرها
كتيرة يعني those radiating many frequencies هذه ال
light sources اللي بتشعل many frequencies consists
of short sections عرباتها قصيرةبينما المصادر
الضوئية اللي بسميها أنا narrow band يعني ضيقة
العروض طبعا ال light sources consist of wave
trains with longer section the length of one wave
train section is the coherence length زي ما قلنا
the time required for light to travel one
coherence length is the coherence time يعني زي ما
حكينا انهالطول تاع أي section تاع أي section بغض
النظر طبعا أطوال ال sections مختلفة يسمى ال
coherence length و الزمن اللازم للضوء عشان يقطع
هذا ال coherence length أو هذا ال coherence length
يسمى ال coherence time يسمى ال coherence time طبعا
زي ما هو ال coherence length مش ثابت أيضا ال
coherence time مش ثابت إذا كان ال coherence time
إذا كان ال coherence length أطول بده زمن أطول و
إذا كان أقصر بده زمنأقصر للضوء عشان يقطعوا عشان
يقطعوا أيضا هنا بنذكر احنا المصدر الضوئي المصدر
الضوئي ممكن يعطيني non-coherent emission إشعاع
ضوئي مش متجانس أو مش مترابط بمعنى يختلط فيه
الأطوار الموجية المختلفة بقدر أحاوله .. أحاول ..
أحاوله ل specially coherent يعني مرتب في الفرار
بحيث انه يصير زي قطار من الموجات الضوئية في عندى
هنا sectionوهاي ال section اللي بعده وهاي ال
section اللي بعده وهاي ال section اللي بعده وهاي
ال section اللي بعده طبعا مرسومين بألوان مختلفة
عشان يدللوا لأن طول الموج هناللموجات الموجودة
بختلف عن الطول الموج هنا للموجات الموجودة بختلف عن
هذا بختلف بختلف طبعا و بشكل مش منتظم يعني مش
معناته احنا اخضر احمر ازرق يعني لازم بعدها ييجي
اخضر احمر ازرق لأ هيعندي اخضر احمر ازرق احمر احمر
ازرق اخضر احمر ازرق يعني بشكل غير منتظم غير منتظم
فبالتالي هذه القضية بدها تكون ايش واضحة الزمن
اللازم لده عشان يقطعهذا ال coherence length هذا ال
coherence length اللي هو من هنا لهنا بيسموه ال
coherence time ال coherence time ال coherence time
طبعا هذه ظاهرة الترابط الموجي انه كل section له
موجاته مترابطة بانه لها نفس الطول الموجي هذه خاصية
مهمة جدا بالاضافة لخاصية ال superposition of light
اللي احنا حكينا عنها المرة الماضيةال superposition
of light اللي احنا حكينا عنها المرة الماضية هدول
الخاصيتين احنا هنستخدمهم ان شاء الله تعالى في
المحاضرة التالية عشان نشرح تجربة Thomas Young
واللي يعني من التجارب المركزية في علم الفيزيا
والضوء واللي أثبتت بشكل يعني قاطع ان الضوء عبارة
عنموجات طبعا Thomas Young بتجربته يعني ظاهرة ال
superposition وظاهرة ال coherence تم استخدامهم و
المرة القادمة هنشرح حد الظواهر ان شاء الله تعالى
ويعطيكم العافية و هنتوقف عن تجربة Thomas Young
والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته