مقدمة : الشعاع عبارة عن حزمة ضيقة و متوازية من الضوء يمكن رسمها على شكل خط و ذلك لتوضيح مسار الضوء . وعند رسم مسار الضوء توضع على الأشعة أسهم توضح اتجاه سير الضوء من المصدر الضوئى مثلا .
|
ويمكنك التأكد بنفسك من هذه الحقيقة بأن تحضر مصدرا ضوئيا ( مصباح ) و تضع أمامه ثلاث حوامل مثبت على كل منها شاشة من الورق المقوى ( شكل 1 ) . أثقب فى كل شاشة ثقبا بحيث يكون ارتفاع الثقوب عن المنضدة واحدا تماما . |
 |
أثقب فى كل شاشة ثقبا بحيث يكون ارتفاع
الثقوب عن المنضدة واحدا تماما .
تأكد من أن الثقوب الثلاثة
تقع
على خط مستقيم بأن تمرر خيط خلال الثقوب و
تشده جيدا ثم تسحبه بحرص من الثقوب أضىء المصباح و انظر خلال الثقب الأخير
سترى مصدر الضوء خلال الثقوب . وإذا أزيح أحد الحوامل إزاحة طفيفة فإن العين لن
يمكنها رؤية مصدر الضوء . و هذا يثبت خاصية الضوء أنه يسير فى خطوط مستقيمة
نستنتج من النتائج العملية التى تنتج عن سير الضوء فى خطوط مستقيمة أن شدة استضاءة سطح ما تقل كلما زادت المسافة بين هذا السطح و المصدر الضوئى ، و تسمى كمية الضوء التى تنبعث من مصدر ضوئى فى جميع الإتجاهات فى الثانية الفيض الضوئى وتقدر بوحدة تسمى ليومن Lumin ( وهو الفيض الضوئى الـمنبعث فى الثانية من مصدر ضوئى قوته شمعة عيارية فى زاوية مجسمة مقدارها الوحدة ) . أما شدة إســتضاءة الســطح فـهى الفـيض الـضـوئى الـذى يســقط عـمـوديا على وحـدة الـمسـاحات من الســطح فى الـثانيـة.
فـإذا فـرضـنا مصدرا ضوئيا على شكل نقطة مضيئة موضوع فى مركز كره جوفاء نصف قطرها ( نق) و رمزنا للفيض الضوئى بالرمز )ش) فإن شدة إسـتضاءة سطح الكرة يساوى = ش/ 4ط نق2 أى أن شدة إستضاءة سطح الكرة يتناسب عكسياً مع مربع نصف قطرها ويسمى هذا بقانون التربيع العكسى Inverse Square Law وذلك يفسر ضعف شدة إستضاءة السطح المضاء كلما بعد المصدر الضوئى عنه مع ملاحظة التنـاســب الـعكسى مـع مـربع الـمســافة.
و يمكن التحقق من صحة قانون التربيع العكسى يإجراء التجربة التاليـة.
قـانون الـتربيـع العكــســي - ( قاعة الضوء – مركز سوزان مبارك الاستكشافى للعلوم ) :
و يستخدم لإجراء هذه التجربة مصدر ضوئى مثبت أمامه حائل بـه فتـحـة مربعة ، يسقط الضوء المار من الفتحة على شاشة بيضاء مرسوم عليها مربعات ( شكل 2 ) .يثبت الحائل على بعد من المصباح بحيث يضىء الضوء المار من الفتحة مربعـا واحداً على الشاشة
|
ثم نضاعـف المسافة بين الشاشة والحائل نجد أن عدد المربعات المضاءة يساوى أربعة وإذا ضاعفنا المسافة الجديدة مرة أخرى نجد أن عدد المربعات المضاءة يصبح 16 . أى أن المساحة المضاءة من الشاشة تتناسب مع مربع المسافة بين مصدر الضوء ( وهـو الفتحة المضاءة ) والشاشة . |
 |
شكل ( 2 ) تحقيق قانون التربيع العكسي
ولما كانت كمية الضوء التى تخرج من الفتحة ثابتة فإن شدة إستضاءة سطح الشاشة يتناسب عكسياً مع عدد المربعات المضاءة . ومن ذلك نرى أن شدة إستضاءة السطح تتناسب عكسياً مع مربع الـمـسافة بينه وبين المصدر الضوئى.وهذا ما يسمى بقانون التربيع العكسى Inverse square law