من منا لا يستمتع بمشاهدة ألوان الطيف بعد هطول الأمطار، ولكن ماذا يعني طيف؟ وما معنى الطيف الكهرومغناطيسي؟ وما هو الطيف المرئي للعين البشرية؟ وما هي ألوان الطيف؟ وما أثرها على الإنسان؟
ألوان الطيف
الطيف: هو عبارة عن نطاق ضيق جدًا من ترددات الموجات الكهرومغناطيسية التي يمكن للعين البشرية إدراكها في الطيف الكهرومغناطيسي، وتحتوي العين على خلايا متخصصة تسمى العُصي والمخاريط الحساسة يمكنها رؤية ألوان الطيف.
أما اللون فهو يتعلق بالضوء الذي يعكسه الكائن، وعادة ما يتم تحديده بصريًا عن طريق قياس تدرج اللون والتشبع وسطوع الضوء المنعكس، والألوان الثلاثة الأساسية هي: الأحمر والأصفر والأزرق.
الطيف الكهرومغناطيسي
الطيف الكهرومغناطيسي هو نطاق من الترددات، والتي يمكن من خلالها نشر الإشعاع الكهرومغناطيسي، ويتم تصنيف تلك الموجات حسب التردد: فأقل الترددات تعرف باسم موجات الراديو، ثم موجات الأشعة تحت الحمراء، والأشعة فوق البنفسجية، والأشعة السينية، وأشعة جاما على التوالي.
الطيف المرئي
الطيف المرئي هو عبارة عن مجموعة من الموجات الكهرومغناطيسية التي تشغل نطاقًا تردديًا معينًا في الطيف الكهرومغناطيسي الكلي، ويرتبط التردد وطول الموجة ويتناسبان عكسيًا، فالتردد الأعلى يعني طولا موجيا أقصر، والتردد المنخفض يعني طولا موجيا أطول.
وعندما نتحدث عن مدى تردد الطيف، فإننا نتحدث عادة عن الطول الموجي بدلاً من التردد؛ وذلك لأن ترددات الطيف المرئي كبيرة جدًا بحيث يكون استخدام الأطوال الموجية أكثر ملاءمة، ويتراوح الطيف المرئي من حوالي 400 نانومتر إلى 700 نانومتر، وتتوافق هذه الأطوال الموجية مع ترددات في حدود 750 تيراهيرتز إلى 429 تيراهيرتز.
الأطوال الموجية لألوان الطيف
يمكن لمجموعة محددة من الترددات أن تشكل ألوان الطيف الستة، ويُنتج كل تردد لونًا طيفيًا نقيًا مختلفًا، ويمكننا تقسيم النطاق الكامل لألوان الطيف إلى 6 مجموعات رئيسية هي: الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والبنفسجي، أما الضوء الأبيض فهو مزيج من كل ترددات الألوان.
الأطوال الموجية لألوان الطيف هي:
- البنفسجي: 380–450 نانومتر (تردد 688–789 تيراهيرتز)
- الأزرق: 450–495 نانومتر
- الأخضر: 495–570 نانومتر
- الأصفر: 570–590 نانومتر
- البرتقالي: 590 — 620 نانومتر
- الأحمر: 620–750 نانومتر (تردد 400–484 تيراهيرتز)
- الضوء البنفسجي له أقصر طول موجي، مما يعني أنه يحتوي على أعلى تردد وطاقة، أما اللون الأحمر فإن له أطول طول موجي وأقصر تردد وأقل طاقة.
الضوء الأبيض
يُعرَّف الضوء الأبيض بأنه خليط من جميع الأطوال الموجية للطيف، هذا يعني أنه إذا كان لديّ أشعة ضوئية من كل ألوان قوس المطر وركزت كل الألوان على بقعة واحدة، فإن مزيج الألوان سينتج عنه شعاع من الضوء الأبيض، أما إذا وضعت قرصًا مضغوطًا (CD) على طاولة بحيث يواجه سطحه اللامع أشعة الشمس (مصدر الضوء الأبيض) ستلاحظ تكون ألوان الطيف.
قوس قزح
- ينتج قوس قزح عن ضوء الشمس والظروف الجوية، حيث يدخل الضوء إلى قطرة الماء ويتباطأ وينكسر أثناء انتقاله من الهواء إلى الماء الأكثر كثافة، وينعكس الضوء داخل قطرة الماء، وينقسم إلى أطوال موجية وعندما يخرج الضوء من القطرة فإنه يصنع قوس قزح وتظهر ألوان الطيف.
- يتطلب قوس قزح أن تطفو قطرات الماء في الهواء؛ لهذا السبب نراهم مباشرة بعد هطول الأمطار، فيجب أن تكون الشمس خلفك وأن تختفي الغيوم بعيدًا عن الشمس حتى يظهر قوس قزح، ويسمى قوسا على الرغم من أنه في الواقع دائرة كاملة ولكننا لأننا نرى من الأرض فإننا نرى جزءا منه فقط، ولكن يمكننا أن نراه بالكامل من الطائرة.
- يتكون ضوء الشمس من العديد من الأطوال الموجية للضوء، تنكسر بعض هذه الأطوال الموجية أكثر من غيرها فعندما يدخل الضوء إلى قطرة الماء، ينكسر اللون البنفسجي (أقصر طول موجي) إلى أقصى حد، بينما ينحني اللون الأحمر (أطول طول موجي) بمقدار أقل؛ لذلك عندما يخرج الضوء من قطرة الماء يتم فصله إلى جميع أطوال موجاته، ويظهر لك مفصولًا إلى كل ألوان قوس قزح!
الألوان والإنسان
من الواضح أن هناك آلية فسيولوجية يؤثر من خلالها اللون والضوء على الحالة المزاجية ومعدل ضربات القلب والاندفاع- على سبيل المثال لا الحصر- وتبين الدراسات أن التعرض للضوء الأزرق في الصباح على وجه الخصوص يؤدي إلى إفراز هرمون الكورتيزون الذي يحفزنا ويزيد نشاطنا ويمنع إفراز الميلاتونين، أما في الليل ومع انخفاض كمية الضوء الأزرق الموجود في ضوء الشمس فإنه يتم إفراز الميلاتونين في الدم ونشعر بالنعاس.
وهناك دراسات منشورة تُظهر أن التعرض للضوء الساطع قصير الموجة قبل ساعتين من موعد النوم يمكن أن يزيد من اليقظة وبالتالي يؤثر على جودة النوم، وهناك بعض القلق من أن الاستخدام المفرط للهواتف الذكية في وقت متأخر من المساء يمكن أن يؤثر على جودة النوم؛ لأنها تصدر كميات كبيرة من الضوء الأزرق الذي يمنع إفراز الميلاتونين وبالتالي يمنعنا من الشعور بالنعاس.
كما وجدت الأبحاث الحديثة تأثيرًا صغيرًا للضوء الملون على معدل ضربات القلب وضغط الدم، حيث يبدو أن الضوء الأحمر يرفع معدل ضربات القلب، بينما يخفضه الضوء الأزرق، وتجري دراسات مماثلة في عدة مختبرات لاستكشاف تأثير اللون على الإبداع وتعلم الطلاب في الفصل وجودة النوم.