الضوء

الضـــــــوء Light 

الضوء هو ظاهرة طبيعية موجودة منذ القدم وهو أيضا ظاهرة هامة من حولنا وقبل أن نتعرف على النظريات التى وضعت لتوضيح وتفسير  الضوء , سيتم فيما يلي ذكر الصفات الأساسية عن الضوء وهى :-
        ينتشر الضوء فى خطوط مستقيمة.
        ينتشر الضوء فى الفراغ وهذا عكس ما يسرى بالنسبة للصوت حيث أن الصوت لا ينتقل فى الفراغ.
        ينعكس الضوء من السطوح المصقولة تبعا لقوانين الانعكاس.
        ينكسر الضوء عند سطح يفصل بين وسطين شفافين تبعا لقوانين الانكسار.
        الضوء الأبيض يتكون من عدة ألوان تسمى بألوان الطيف كل منها له معامل انكسار يختلف عن الأخر لنفس الوسط.
        الضوء صورة من صور الطاقة ويمكن نقل الطاقة الحرارية من مكان لأخر على صورة ضوء (فمثلا تنتقل حرارة الشمس إلى الأرض عن طريق الأرض للضوء المنبعث من الشمس).
        ينتشر الضوء من الفراغ بسرعة تساوى 3 × 1010 سم/ث ( 3 × 810 متر/ث ) وهذه السرعة لا تتوقف على اللون ولا على درجة حرارة المصدر الضوئي.
        يتداخل الضوء المنبعث من مصدرين متقاربين.
        يحيد الضوء عن مساره فى خطوط مستقيمة عند الحرف المستقيم لحاجز معتم أو عند مروره خلال فتحة ضيقة.
        يستقطب الضوء عند مروره خلال بعض البللورات.
        حينما يسقط الضوء على سطح فانه قد يكون ضوء منعكس أو ضوء منكسر أو ضوء ممتص،
والنسبة بين الانواع الثلاثة تتوقف على عوامل كثيرة منها طبيعة السطح.
        سرعة الضوء فى وسط مثل الماء أقل منها فى الفراغ أو الهواء.

أولا: النظريات التى وضعت لتفسير الضوء
كل الوقائع السابق ذكرها كانت تتطلب نظريات لتفسيرها وكذلك للتعرف والتنبؤ بالصفات التى لم تكتشف بعد , وقد تم وضع النظريات التالية :-
        نظرية نيوتن ( نظرية الجسيمات ) :-
تفترض هذه النظرية أن الطاقة الضوئية تنبعث من المصدر الضوئي على هيئة جسيمات دقيقة جدا تنتشر فى خطوط مستقيمة بسرعة كبيرة ويختلف حجمها باختلاف لون الضوء , كما أن لها القدرة على النفاذ من بعض المواد أو الارتداد من سطحها بحيث إذا أسقطت على العين ونفذت إلى الشبكية حملت معها صورة للمصدر أو الجسم المرتد منه. وعند تطبيق هذه النظرية (نظرية الجسيمات لنيوتن) فإنها نجحت فى تفسير انتشار الضوء فى خطوط مستقيمة وانعكاسه عند السطوح المصقولة , إلا أن تفسيرها للانكسار عند السطح الفاصل بين وسطين كان يقتضى بان تكون سرعة الضوء فى الوسط الكثيف ضوئيا اكبر منها فى الوسط الأقل كثافة , وهذا عكس ما ثبت بالتجربة. كذلك عجزت هذه النظرية عن تفسير التداخل والحيود والاستقطاب فى الضوء.
        نظرية هيجنز ( النظرية الموجية ) :-
أعلن هيجنز Hugens أن الضوء ينبعث من المصدر الضوئى على صورة طاقة وان هذه الطاقة الضوئية تنتشر فى الوسط المتجانس على شكل موجات كروية متحدة المركز ومركزها المصدر الضوئى. يختلف طولها باختلاف لون المصدر الذى تنبعث منه , كما تنص هذه النظرية على أن سرعة الضوء فى الوسط الكثيف ضوئيا تكون اقل منها فى الوسط الأقل كثافة.
وقد افترض هيجنز أن كل نقطة على سطح الموجة الأولى يعتبر كمصدر ضوئى يشع موجات صغيرة تعرف باسم مويجات Wavelets والمويجات الناشئة من سطح الموجة الأولى يغلفها سطح كروى مكونا سطح الموجة الثانية وهكذا ( كما هو مبين بشكل 1 ). ويعرف سطح الموجة باسم جبهة الموجة Wavefront وقد آمكن تفسير ظاهرة انتشار الضوء فى خطوط مستقيمة عن طريق النظرية الموجية , وكذا فسرت ظاهرتى كل من الانعكاس والانكسار بالإضافة إلى ذلك فان ظواهر التداخل والحيود والاستقطاب قد فسرت بناء على هذه النظرية بعد أن
 فرض هيجنز وجود وسط غير مادى يملأ الكون كافة بما فى ذلك الفراغات التى بين جزيئات المادة وسمى هذا الوسط بالأثير.
وهذه النظرية عند تطبيقها فإنها نجحت فى تفسير الانعكاس والانكسار والتداخل والحيود والاستقطاب , ألا أنها واجهت صعوبة كبيرة وهى انتشار الضوء فى الفراغ لان الحركة الموجية يلزمها وجود وسط مادي لانتشارها وللتغلب على الصعوبة الأخيرة افترض هيجنز وسط وهمي وهو الأثير يشغل كل ما فى الكون من فراغ ويملأ مابين الذرات وما بداخلها وهو الذى يحمل الموجات الضوئية.

ﺟ - نظرية ماكسويل الكلاسيكية ( نظرية الموجات الكهرومغناطيسية ) :-
وقد ادخل جميس ماكسويل بعض التعديلات على النظرية الموجية وأوضح أن الضوء المرئى ما هو ألا جزء صغير محدد من طيف ممتد كبير يسمى الطيف الكهرومغناطيسي ويتكون الطيف الكهرومغناطيسى من مجموعة من الأمواج لها نفس طبيعة أمواج الضوء ولا تختلف عنها ألا فى أطوال موجاتها ويبين الشكل المجموعة المتعاقبة من الأمواج , ويلاحظ أن موجات الطيف الكهرومغناطيسى ليست لها حدود محددة وإنما تتراكب أطرافها هذه الأشعة التى يتكون منها الضوء هى :
        الأشعة الكونية Cosmic rays: وتأتى ألينا من الأجرام السماوية ولكن مصدرها لازال غير معلوم ويمكن قياسها.
        أشعة جاما  - raysγ : وتنتج أساسا عن النشاط الاشعاعى للمواد المشعة الطبيعية والصناعية وهى أطول من الأشعة الكونية واقصر من أشعة X وهى تأين الغازات وتمر من لوح من الحديد سمكه قدمين.
        الأشعة فوق البنفسجية Ultraviolet : وتصدر عن المصابيح الزئبقية كذلك تنبعث من الأجسام الساخنة ومن الغازات المتأينه ويمكن تصويرها على الألواح الفوتوغرافية.
        الأشعة المرئية Visible : وتصدر عن الأجسام المضيئة أى الأجسام التى ترتفع درجة حرارتها إلى القدر الكافى.
        الأشعة تحت الحمراء Infrared : وتصدر عن المصادر الحرارية وهى تثير الإحساس بالحرارة وتستخدم على نطاق واسع فى الإغراض العلمية والصناعية.
        الموجات اللاسلكية  Radio Waves: والتى تصدر عن دوائر الكترونية وتستخدم فى الرادار والإذاعة والتليفزيون.
وعادة ما يعبر عن أطوال الموجات بوحدات الملليميكرون وقد يصادفنا أحيانا وحدات أخرى وفيما يلى بيان بالعلاقة بين الوحدات المختلفة :
1 ملليمكرون( μm ) micrometer       = 10-6  م   = 10-4  سم
1 نانوميتر     ( nm ) nanometer      = 10-9  م   = 10-7  سم
1 انجستروم( A0 ) Angstrom             = 10-10  م  = 10-8  سم

وقد فشلت هذه النظرية فى تفسير ظاهرة الانبعاث الكهروضوئى وهى انبعاث الكترونات من موصل نتيجة لسقوط ضوء على سطحه.
        نظرية هرتز ( نظرية الموجات الكهرومغناطيسية ذات الطول الموحى ) :-
حصل هرتز على موجات كهرومغناطيسية ذات طول موجي تعبر من دائرة كهربية متذبذبة واثبت إن هذه الموجات لها كل صفات الضوء من حيث الانعكاس والانكسار والتجمع فى بؤرة عدسة والاستقطاب وغيره.
ﻫ -   نظرية بلانك ( نظرية الكم Quantum Theory ):-
استطاع بلانك عام 1900 إن يعرف طبيعة الانبعاث الكهرومغناطيسي من الأجسام السوداء, وقد وجد انه يمكنه تفسير أو تعريف طبيعة هذه الإشعاعات بناءاً على الآتي :-
الإلكترون الذى يتذبذب بتردد معين , يشع موجات كهرومغناطيسية لها نفس التردد , لكن هذه الموجات غير مستمرة دائما وتنبعث على شكل دفعات لها طاقة محددة تسمى فوتونات , وطاقة الفوتون تتناسب مع تردد الإشعاع.
        نظرية اينشتين (نظرية الكم أيضا Quantum Theory ) :-
ظهرت نظرية اينشتين عام 1905 وهى تعبيرا وامتداداً لنظرية بلانك وتسمى أيضا بنظرية الكم والتى تنص على إن الضوء ينبعث فى دفعات متتالية من الموجات وليس فى شكل موجة مستمرة وأطلق على دفعة من الأمواج اسم Photon وعلى ما تحمله من طاقة باسم طاقة الكم Quantum Energy .
        النظرية الحديثة للضوء :-
تعتبر النظرية الحديثة والتفسير الحديث للضوء ( 1924 ) تطويرا لكلا النظريتين الموجية والجسيمية , حيث إن الضوء يتصرف أحيانا كموجات كما فى ظواهر التداخل والحيود والاستقطاب , وأحيانا كجسيمات كما فى الظاهرة الكهروضوئية ونظرية الفوتونات أى انه أصبح من المسلم به فى النظرية الحديثة للضوء إن الموجة الضوئية تتكون من جسيمات منفصلة هى الفوتونات وان الفوتون يحمل طبيعة مزدوجة فلذا فانه يتصرف فى بعض الأحيان كموجة وفى الأحيان الأخرى كجسيم.
وبصفة عامة يمكن رؤية الأشياء بأحد طريقتين هما :-
        يمكن إن يكون الجسم نفسه مصدرا للضوء مثل لمبة إضاءة , لهب , نجم من النجوم , حيث انه فى اى حالة من هذه الحالات نرى الضوء ينبعث مباشرة من المصدر.
        أو يمكن رؤية اى جسم عن طريق انعكاس الضوء منه وفى هذه الحالة يكون الضوء أساسا أما من الشمس أو من مصادر صناعية للإضاءة أو من أية مصادر أخرى.
وسيتم فيما يلي اخذ فكرة مبسطة عن كل مما يلي :-
        انعكاس الضوء       Reflection of Light
        انكسار الضوء        Refraction of Light
        تداخل الضوء Interference of Light
        حيود الضوء  Diffraction of Light
        استقطاب الضوء      Polarization of Light

ثانيا: انعكاس الضوء  Reflection
عندما يصطدم شعاع ضوئي بسطح جسم ما فان جزءاً من الضوء ينعكس والباقي يمتص بالجسم ( حيث يتحول ) إلى حرارة أو أذا كان الجسم شفافا مثل الزجاج أو الماء فان جزءاً من الضوء يمر خلاله لذا فان كل جسم لامع مصقول مثل المرآة الفضية فإننا نجد حوالي 95 % من الضوء ينعكس كما فى الشكل التالي :


ومن الشكل السابق نجد انه يوجد بالنسبة للسطوح المستوية يوجد قانون هام للانعكاس يتمثل فيما يلي :-   " زاوية السقوط تساوى زاوية الانعكاس "
وتعرف زاوية السقوط بأنها الزاوية التى يصنعها الشعاع الساقط مع العمود على السطح العاكس , زاوية الانعكاس بأنها الزاوية التى يصنعها الشعاع المنعكس مع العمود على السطح العاكس.
كذلك إذا سقط الضوء على سطح خشن فانه ينعكس فى عدة اتجاهات كما فى الشكل التالي   ( مع ملاحظة إن قانون الانعكاس يبقى كما هو بالنسبة لتساوى زاوية السقوط والانعكاس ) ويسمى فى هذه الحالة باسم الانعكاس المنتشر Diffuse Reflection.




والشكلان التاليان يمثلان شعاع من الضوء يسقط على ( أ ) ورقة بيضاء ( سطح خشن ) , ( ب)



مرآة صغيرة , يلاحظ فى الشكل ( أ ) إن العين يمكن إن ترى الضوء الأبيض ولكن فى الشكل   ( ب ) يمكن رؤية الضوء المنعكس فقط عندما توضع العين فى المكان المناسب وحيث تتساوى كلا من زاوية السقوط وزاوية الانعكاس.
ويلاحظ هنالك تطبيقات كثيرة على الانعكاس منها :-
         تكوين الصور بالمرايا الكريه – العدسات المقعرة والمحدبة.
         هنالك قانون ثاني للانعكاس ينص على: إذا سقط شعاع ضوئي على سطح عاكس فانه يرتد من السطح العاكس بحيث يكون الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والعمودي على سطح الانعكاس تقع جميعها فى مستوى واحد عمودي على مستوى السطح العاكس.

ثالثا: انكسار الضوء : Refraction
أذا مر شعاع ضوئي من بيئة إلى أخرى فان الشعاع الضوئي ينحرف عندما يدخل البيئة أو الوسط الأخر وهذا الانحراف يسمى انكسار , وكما فى الأشكال الآتية فان الزاوية بين الشعاع الساقط من بيئة إلى بيئة أخرى والعمودي على السطح الفاصل تسمى زاوية السقوط والزاوية التى يكونها الشعاع المنكسر مع العمودي على السطح الفاصل تسمى زاوية الانكسار كما يرمز لهما بالرمز 1θ , 2θ على الترتيب.


فى الشكل ( أ ) : عندما ينتقل الشعاع الضوئي من وسط تقل سرعة الضوء فيه ( مثل الماء ) إلى وسط يزيد فيه سرعة الضوء ( مثل الهواء ) فان الشعاع المنكسر ينحرف بعيدا عن العمودي على السطح الفاصل حيث تكون زاوية السقوط اقل من زاوية الانكسار.
فى الشكل ( ب ) : عندما ينتقل الشعاع الضوئي من وسط يزيد فيه سرعة الضوء ( مثل الهواء )  إلى وسط تقل سرعة الضوء فيه ( مثل الماء ) فان الشعاع المنكسر ينحرف بالقرب من العمودي على السطح الفاصل حيث تكون زاوية السقوط اكبر من زاوية الانكسار.
ويلاحظ إن زاوية الانكسار تعتمد على سرعة الضوء فى كلا الوسطين ( البيئتين ) وكذلك على زاوية السقوط ولذا فانه يوجد علاقة رياضية أو قانون يربط بينهم كما يلي:-

أى إن :-

حيث إن :
n1    = معامل الانكسار فى الوسط الأول.
n2    = معامل الانكسار فى الوسط الثاني.
        = زاوية السقوط.
        = زاوية الانكسار
Sin    = جيب ( جا ) الزاوية.
من ها القانون يتضح انه إذا كانت n2 اكبر من n1 فان   تكون أقل من   والعكس صحيح.
وعلى ذلك يكون القانون بصفة عامة :-
" النسبة بين جيب زاوية السقوط إلى جيب زاوية الانكسار تساوى النسبة بين معامل انكسار الوسطين , وهذه النسبة ثابتة وتتوقف على نوع كل من الوسطين وتعرف بمعامل انكسار الوسط الثاني منسوبا للوسط الأول ".
مثال :-
إذا اصطدم الضوء بقطعة زجاجية مسطحة بزاوية سقوط مقدارها 600  كما فى الشكل التالي , وإذا كان معامل انكسار الهواء هو 1 ومعامل انكسار الزجاج هو 1.5 – احسب زاوية الانكسار فى الزجاج وما هى قيمة الزاوية التى يصنعها الشعاع الذى يخرج من الزجاج ؟

الحل : من الشكل السابق يتضح إن :-
فى حالة سقوط الشعاع الضوئي من الهواء إلى الزجاج فان طبقا للقانون فان :-



وبالبحث عنها فى جداول الزوايا نجدها تساوى θ2 = 35.2 0   ( زاوية انكسار الزجاج )
وحيث انه من الرسم نجد إن :-
أوجه الزجاج متوازية فان زاوية السقوط فى هذه الحالة θ3 تساوى θ2 بالتبادل ولهذا فان جيب θ3 يساوى 0.557 إذا فهى تساوى أيضا 35.2 0 .
وإذا طبقنا القانون مرة أخرى ولكن فى حالة سقوط الشعاع من الزجاج وحيث انه عندما يخرج من الزجاج فانه ينكسر فى الهواء كما فى الشكل السابق ذكره فلذا نجد إن :-


ومن الجداول نجد إن قيمة هذه الزاوية θ4 تساوى 60 0 .
أما القانون الثاني الانكسار فهو كما يلي :-
" الشعاع الساقط والشعاع المنكسر والعمودي على السطح الفاصل بين الوسطين تقع جميعها فى مستوى واحد عمودي على مستوى السطح الفاصل ".
ويستخدم معامل الانكسار فى تعيين سرعة الضوء حيث إن :-
سرعة الضوء فى الفراغ ( C ) = معامل الانكسار ( n ) × سرعة الضوء فى المادة المعطاة ( V ).


مع ملاحظة إن سرعة الضوء فى الفراغ هى 3 × 810 متر/ ثانية أو (3 × 1010 سم/ ثانية)
مثال : إذا كان معامل انكسار الضوء فى الماس يساوى 2.42 فما هى سرعة الضوء فى الماس؟
الحل :-


الانكسار المزدوج Double Refraction  :
يلاحظ أن الشعاع الضوئى الساقط على بعض البللورات مثل الكالسيت ينقسم عند مروره فى البلورة إلى شعاعين , ولذلك نرى صورتين لخط مرسوم على سطح ورق أذا وضعنا البلورة فوق هذا الخط , وعند إدارة البلورة فى مستوى الورقة نجد أن احدى الصورتين تكون ثابتة بينما تتحرك الأخرى , كما نلاحظ أن هنالك وضعا واحدا تنطبق فيه الصورتين على بعضهما ويصبحا صورة واحدة. هذه الخاصية التى نلاحظها فى البللورات تسمى خاصية الانكسار المزدوج ومن أمثلة المعادن الأحادية المحور التى تنطبق عليها هذه الخاصية هى بللورة الكالسيت والتى تسمى أيضا الايسلند سبار Iceland Spar والتى تختلف عن البللورات ثنائية المحور التى تتميز بوضعين تصبح فيها الصورتان صورة واحدة.
تطبيقات على انكسار الضوء:-
        تداخل الضوء  Interference : يتداخل الضوء المنبعث من مصدرين متقاربين.
        حيود الضوء Diffraction : يحيد الضوء عن مساره فى خطوط مستقيمة عند الحرف المستقيم لحاجز معتم أو عند مروره خلال فتحة ضيقة.
        استقطاب الضوء Polarization : يمكن إن يحدث استقطاب للضوء عند مروره من خلال بعض البللورات وذلك بأنه يتحلل إلى مركبتين فى اتجاهين الصادي والسيني وعند الحصول على احد المركبتين فقط فيسمى حينئذ ضوئيا مستقطبا.
عرفنا أن الضوء الطبيعي (العادي) هو عبارة عن موجات كهرومغناطيسية عرضية، أى أننا إذ أخذنا شعاعا ضوئيا يسير فى الاتجاه Z فان الذبذبات الكهربائية والمغناطيسية تحصل فى المستوى X - Y العمودي على هذا الاتجاه، وكل ذبذبة فى المستوى X - Y يمكن تحليلها إلى مركبتين ( ذبذبتين ) احدهما فى الاتجاه X والثانية فى الاتجاه Y ثم نأخذ محصلة جميع المركبات فى الاتجاه X ليتكون منها مركبة واحدة Ex وكذلك نأخذ جميع المركبات فى الاتجاه Y لنكون منها مركبة واحدة Ey . ومن المتعارف علية أن أى ذبذبة كهربائية Ex يصحبها ذبذبة مغناطيسية Hy عمودية عليها وان الضوء العادي يمكن اعتباره مكونا من مركبتين وان كل منهما عمودية على اتجاه انتشار الموجة الضوئية أى الاتجاه Z الذي تسير فيه الموجة فى الفراغ المطلق واى جهات يمكن أن تستخدم لإتمام هذا الفصل بين مركبتين من الضوء يسمى محلل الضوء Analyzer وعملية الفصل نفسها تسمى عملية استقطاب الضوء Polarization وكل مركبة تسمى الضوء المستقطب Plane Polarized.
كيفية الحصول على الضوء المستقطب:
تتوقف إمكانية فصل مركبتي الضوء الطبيعي عن بعضهما بواسطة الانعكاس والانكسار على سطح يستطيع أن يعكس ويكسر الضوء فى وقت واحد . وعند فحص الشعاع المنعكس من على سطح ما فأنه يتكون من المركبتين Ex , Ey الآن المركبة Ey هى الغالبة , كذلك بالنسبة للشعاع المنعكس فأنه يتكون من مركبتين ألا أن المركبة Ex هى الغالبة. وهناك زاوية سقوط محددة لكل مادة تنعدم عندها المركبة Ex من الشعاع المنعكس كذلك تنعدم عندها المركبة Ey من الشعاع المنكسر وبالتالي تحدث عملية الفصل أو الاستقطاب ويمكننا أن نوجز الفكرة الأساسية فيمل يلي:
        يمكن الحصول على ضوء مستقطب يتذبذب فى الاتجاه العمودي على مستوى السقوط أذا اسقط الضوء على سطح عاكس بزاوية تساوى زاوية الاستقطاب لهذا السطح ويكون كل من الشعاعين المنعكس والمنكسر متعامدين على بعضها.
الضوء النافذ من حزمة ألواح متوازية عاكسة يمكن اعتباره من الوجه العلمية مستقطبا لان أغلبيته تتكون من الذبذبة الحاصلة فى مستوى السقوط أى أن مستوى استقطابه سيكون عموديا على مستوى السقوط ولذا يمكننا أن نقول أن الضوء النافذ فى هذه الحالة سيكون مستقطبا فى الاتجاه العمودى على مستوى السقوط.

رابعا: اللون والطيف Colour and Spectrum 
سبق أن ذكرنا أن الموجات الضوئية تعتبر جزا من الطيف الكلى للموجات الكهرومغناطيسية التى تتميز جميعها بنفس الخصائص وتختلف بعضها عن الأخرى فى الطول الموجى والتردد.
فإذا سخن جسم ما إلى درجة كافية فانه تنبعث منه موجات كهرومغناطيسية بعضها حراري وهى المعروفة بالأشعة تحت الحمراء ولا يمكن للعين رؤيتها وبعضها ضوئى يمكن أن تدركه العين وهذه الموجات تسمى بالموجات المرئية ويقع طولها الموجى فى المنطقة ما بين 4000 أنجستروم إلى 7000 أنجستروم ويمكن أن يشع جسم ما ضوءاً ابيض هذا الضوء الأبيض اذا ما سقط على منشور زجاجى تتحلل إلى ألوان سبعة تتدرج من البنفسجى إلى النيلى فالأزرق فالأخضر فالأصفر فالبرتقالى ثم الأحمر وهو أطولها موجة كما فى الشكل.

أطوال الموجات الضوئية فى الطيف المرئي فى الفراغ ( بوحدات ميللميكرون )
اللون   مدى طول الموجة    المتوسط
البنفسجى
النيلى
الأزرق
الأخضر
الأصفر
البرتقالى
الأحمر 390 - 430

اللون ورؤية الأجسام:
ترى العين أى جسم عند سقوط أشعة ضوئية عليه فيعكس هذا الجسم بعضا من الضوء الساقط تصل الأشعة المنعكسة للعين فترى الجسم , فإذا سقط ضوء ابيض على جسم ما فان هذا الجسم يمتص جميع الألوان المكونة للضوء الأبيض ويعكس فقط اللون المميز للجسم فمثلا عند سقوط ضوء أبيض على جسم أسود فانه يمتص كافة الألوان السبع ويبدو الجسم عندئذ أسود أما أذا سقت الضوء البيض على جسم أحمر امتص الجسم كل الألوان الستة وعكس للعين اللون الأحمر ولذا بدا الجسم احمرا أما اللون الذى تدركه العين لجسم مضئ يتوقف على عاملين أساسيين هما: 1. التكوين الطيفي للمصدر الضوئي . 2 . الخصائص الطبيعية والكيماوية للشئ المرئي. هذا بالإضافة إلى الحاسية الطيفية للعين المبصرة إذ أن بعض الأشخاص تقل عندهم قدرة تمييز الألوان عن بعضها ويقال أنهم مصابون بالعمى اللوني.
طيف الامتصاص وطيف الانبعاث:
أذا مرنا ضوء ابيض فى جسم شفاف فان بعض موجاته تمتص فى المادة وينفذ البعض الأخر وهذه الموجات الممتصة مميزة للمادة , ويعرف هذا بطيف الامتصاص للمادة ويؤخذ هذا الطيف كوسيلة للتعرف على نوعية وخصائص المادة الضوئية.
ومن ناحية أخرى أذا ما رفعنا درجة حرارة جسم إلى وضع يكفى لأضاءته نجد انه يبعث بموجات ضوئية طولها يختلف من عنصر إلى عنصر أخر يسمى هذا بطيف الانبعاث للمادة , وقد وجد أن لكل عنصر طيف انبعاث مميز له ولا يتفق فى جميع أجزائه مع طيف انبعاث أى عنصر أخر لذا فان التحليل الطيفي أدق بكثير من التحاليل الكيماوية إذ انه يمكنا من الكشف على العناصر المختلفة مهما قلت كمياتها.
        أنواع الطيف المرئي:  Types of Visible Spectra
يمكن تقسيم الطيف المرئي إلى نوعين كما يلي :-
        طيف الانبعاث: Emission Spectrum
 أذا ما رفعنا درجة حرارة جسم إلى وضع يكفى لأضاءته نجد انه يبعث بموجات ضوئية طولها يختلف من عنصر إلى عنصر أخر يسمى هذا بطيف الانبعاث للمادة , وقد وجد أن لكل عنصر طيف انبعاث مميز له ولا يتفق فى جميع أجزائه مع طيف انبعاث أى عنصر أخر لذا فان التحليل الطيفي أدق بكثير من التحاليل الكيماوية إذ انه يمكنا من الكشف على العناصر المختلفة مهما قلت كمياتها، وينقسم طيف الانبعاث إلى ثلاث أقسام :
        الطيف الخطى:   Line Spectrum
ويتكون هذا الطيف من موجات ذات طول محدد تظهر على شكل خطوط رفيعة منفصلة وهذا الطيف مميز للغازات عند مرور شرارة كهربية بها مثل غاز الهيدروجين.
        الطيف الشريطى أو الحزمى:  Band Spectrum
وهذا الطيف يتكون من موجات متلاصقة من الخطوط تفصل كل مجموعة عن الأخرى منطقة مظلمة وهذا الطيف ينبعث من الغازات التى تتكون جزئياتها من ذرتين أو أكثر.
        الطيف المتصل: Continuous Spectrum
وفى هذه الحالة يتميز الجسم المتوهج بأن الضوء ينبعث منه بصورة موجات متصلة ومتلاصقة وراء بعضها دون أن تتقطع وتشمل منطقة محددة من مناطق الطيف.
        طيف الامتصاص:  Absorption Spectrum
أذا مررنا ضوء ابيض فى جسم شفاف فان بعض موجاته تمتص فى المادة وينفذ البعض الأخر وهذه الموجات الممتصة تعرف بطيف الامتصاص للمادة ويؤخذ هذا الطيف كوسيلة للتعرف على نوعية وخصائص المادة الضوئية.
قياس الضوء:  Photometry
من الدراسة السابقة يمكن استنتاج الخصائص الضوئية للمادة فى التعرف عن مدى نقائها عن طريق امتصاص هذه المادة للضوء الساقط عليها أو عن طريق الضوء المنبعث منها عن تسخينها , وفى هذه الحالة الأولى تبنى الدراسة على التقدير اللونى للمادة ويعتمد على أن التغير فى كمية الضوء للمادة خلال يحث نتيجة لامتصاص هذا الضوء بجزيئات أو ايونات هذه المادة . ويؤدى امتصاص الضوء إلى التعرف على طاقة الذرة أو الجزئى الذى يمتص هذه الطاقة الضوئية.
وللتمكن من فهم الدراسة سنطرح بعضا من التعريفات والقوانين الأساسية:
الفيض الضوئي: Luminous Flux
يعرف الفيض الضوئي بأنه شدة الضوء (أو الطاقة الضوئية) التى تنساب فى الثانية الواحدة خلال وحدة المساحات عموديا على اتجاه الأشعة , ووحدة قياس الفيض الضوئي هى ليومن Lumen , وهى مقدار شدة الضوء الذى يمر فى الثانية عموديا على مساحة من سطح مقدارها 1 سم2 تبعد عن المصدر الضوئي مسافة 1 سم.
قوانين امتصاص الضوء: Law of Light Absorption
القانون الأول : قانون لامبرت : Lambert‘s Law
ينص هذا القانون على أنه أذا سقطت حزمة من الضوء الأحادي الطول الموجى على وسط فأن شدة الضوء تتناقص أسيا مع سمك الوسط المار فيه الضوء.
نفرض أن شدة الضوء الساقط I0 وان شدة الضوء الخارج من السطح الأخر للوسط I وان سمك هذا الوسط L فان :
I = I0 
حيث   مقدار ثابت يعرف بمعامل امتصاص الوسط للضوء ووحدة قياسه (متر)-1 أو (سم)-1 وبأخذ لوغاريتمات طرفى المعادلة نجد أن :

حيث K =   ويسمى K معامل الانطفاء Extinction Coefficient 
ويعرف المقدار   Log باسم الكثافة الضوئية Optical density  ويرمز له بالرمز O .D أو يسمى بالامتصاص Absorbance .
ويلاحظ أن معامل الامتصاص   يتضمن معامل التركيز للمادة لو كانت على صورة محلول أو يتضمن كثافة المادة الصلبة.
القانون الثانى : قانون بيير : Beer‘s Law
ينص هذا القانون على أن مقدار امتصاص الضوء يتناسب مع عدد جزيئات المادة الممتصة للضوء المار خلالها.
وبناء على هذا القانون فانه أذا ما أذيبت المادة الممتصة للضوء فى محلول شفاف فان امتصاص المحلول يتناسب طرديا مع مقدار التركيز C .
لذا يمكن كتابة المعامل K بالصورة :
K = 
حيث   مقدار ثابت يعرف بمعامل انطفاء التركيز الجزئي Molor extinction coefficient
ولذا يمكن كتابة القانون الأول بالصورة العامة الآتية :

وهذه هى الصيغة الخاصة بقانون الامتصاص وتعرف بقانون بيير .