اكتشاف الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية:

سنة اكتشاف الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية :  1800 و1801م

ما هذ الاكتشاف؟؟

• تشع الطاقة من الشمس والنجوم الأخرى خارج الطيف المرئي الضيق للألوان

من مكتشف الأشعة تحت الحمراء؟

• فريدريك هيرشيل Frederick Herschel

من مكتشف الأشعة فوق البنفسجية؟ 

• يوهان ريتر Johann Ritter 

لماذا تعد هذه الاكتشافات ضمن المائة العظمية ؟

تشكل الأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية أجزاء رئيسة من تطورنا العلمي على مر القرنين المنصرمين، بينما لم يتطرق أحد لحين عام 1800م إلى احتمال وجود الإشعاع خارج النطاق الضيق الذي تتداركه العين البشرية. وسع اكتشاف الأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية من مجال الرؤية العلمية خارج حدود الضوء المرئي إلى حيث الطيف الإشعاعي بأكمله، ابتداء من الموجات الراديوية وانتهاء بأشعة غاما.

تعد الأشعة تحت الحمراء مفتاحة للعديد من الاكتشافات الفلكية، بالإضافة إلى استعمال علوم الأرض لها في قياس الحرارة بمختلف الدراسات اعتباراً من درجات حرارة المحيط ولغاية صحة الغابات. كما أن متحسسات الأشعة تحت الحمراء تُعتبر الأساس في عمل صفارات تنبيه السرقة وإنذارات الحريق وغيرها من أجهزة التقصي الخاصة بالشرطة وفرق الإطفاء. اكتشف العلماء إمكانية الجهاز البصري للعديد من الطيور والحشرات على تقصي الأشعة تحت الحمراء.

 أما الأشعة فوق البنفسجية، فقد سمحت بفهم أفضل للإشعاع الشمسي وللأجزاء العالية الطاقة من الطيف- بضمنها الأشعة السينية والأشعة الدقيقة وأشعة غاما .

كيف تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء والأشعةفوق البنفسجية؟

ولد فريدريك هيرشل Frederick Herschel بمدينة هانوفر الألمانية عام 1738م. منذ صباه، عرفت عنه موهبة خاصة بالموسيقى والفلك. فهو ذاته الذي اكتشف کو کب أورانوس عام 1781م، ليكون بذلك أول كوكب يكتشف على مر ألفي عام تقريباً .

بأواخر عام 1799م، بدأ هيرشل دراسة لضوء الشمس. كان عادة ما يستعمل مرشحات ألوان لغرض فصل أجزاء الطيف الضوئي، فلاحظ سخونة بعض هذه المرشحات أكثر من قريناها خلال دراساته تلك.

تبيانا لهذه الرؤية، صمم هيرشل موشوراً كبيراً للغاية، ووجه الطيف الضوئي الصادر منه على جدار بعيد في غرفة مظلمة وقاس الحرارة داخل كل من هذه الحزم الضوئية الملونة على حدة. فتعجب من ملاحظة ارتفاع الحرارة باضطراد من منطقة اللون البنفسجي (الأبرد) حتى بلغت أقصاها عند منطقة اللون الأحمر. ثم فجأة خطر له أن يضع محرارة في الفراغ المظلم عند أقصى اليمين بجوار الحيز الأحمر (بعد الطيف الضوئي مباشرة).

كان حريّاًً بالمحرار أن يحافظ على برودته طالما أنه لا يقع ضمن أي حيز ضوئي مباشر. ولكن هذا لم يحدث قط، بل سجل المحرار الدرجة العليا قياسياً.

إفترض هيرشل المذهول أن الشمس تشع موجات حرارية على امتداد الموجات الضوئية وأن هذه الأشعة الغير المرئية تنكسر بدرجة أقل قليلاً خلال مرورها بالموشور قياساً بأشعة الضوء. ولم تنقض سوى أسابيع، ليذهل هيرشل أمام حقيقة أخرى- فأشعة الحرارة هذه تنكسر وتنعكس وتنحني و....... الخ من الخصائص المعروفة للضوء. ونظراً لموقعها تحت حيز الضوء الأحمر، أسماها هيرشل infrared أي «الأشعة تحت الحمراء». .

ولد يوهان ريتر Johann Ritter هو الآخر بألمانيا وأصبح فيلسوفاً في علم الطبيعة. كان ضمن معتقداته الراسخة أن هناك إتحاد، وتناظرة في الطبيعة و بأن جميع قوى الطبيعة يمكن أن تعزى إلى قوة واحدة أساسية، هي الأوركرافت Urkraft.

في عام 1801م، قرأ ريتر عن اكتشاف مواطنه هيرشل للأشعة تحت الحمراء بشغف، إذ سبق له أن عمل على دراسة تأثير ضوء الشمس على التفاعلات الكيميائية كما وعمل في حقل الكيمياء الكهربائية (تأثير التيارات الكهربائية على المواد والتفاعلات الكيميائية). لاحظ ریتر خلال دراساته تلك تأثير الضوء على كلوريد الفضة، حيث يتحول لون هذه المادة الكيمائية من الأبيض إلى الأسود لدى تعريضها لضوء الشمس (و هو ما أصبح فيما بعد أساساً للتصوير الفوتوغرافي).

قرر ریتر إعادة تجربة هيرشل، لكن ليستطلع فيما لو أمكن لكل لون من ألوان الطيف اسوداد مادة كلوريد الفضة بالدرجة ذاتها. فقام بصبغ قطع من الورق بمادة كلوريد الفضة، وكرر خطوات هيرشل بغرفة مظلمة، ولكن بدل قياس الحرارة عند كل لون من الطيف.

قاس ريتر الزمن الذي استغرقه اسوداد قطع الورق عند كل لون على حدة. فلاحظ أن اللون الأحمر بالكاد يغير من لون مادة كلوريد الفضة، في حين يعتبر اللون البنفسجي الأسرع في ذلك.

و على غرار هيرشل، قام ريتر بوضع ورقة أخرى مطلية بمادة كلوريد الفضة في المنطقة المظلمة خلف حزمة اللون البنفسجي، فاسوّدت الورقة بأسرع مدة قياسية! رغم عدم تعرض هذه الورقة للضوء المرئي، فإن (إشعاعاً) ما قد أثر فيه وغير من لونها. إذن، اكتشف ريتر الأشعة فوق البنفسجية ultraviolet على نفس الشاكلة التي اكتشف بها مواطنه هيرشل الأشعة تحت الحمراء.