كيف يتكون الظل؟

يمكن تعريف الظل على أنّه الشكل المعتم الذي يتم صنعه عندما يحجب الضوء شيء ما كجسم الإنسان، ويكون الظل على شكل الجسم الحاجز لمصدر الضوء وباللون الأسود فقط، ويمكن أن يصدر الضوء من مصادر متعددة كأشعة الشمس أو المصباح الكهربائي أو ضوء النار، وجميع هذه المصادر يمكنها أن تصنع الظلال عندما يعترض طريقها أي جسم صلب لا يخترق الضوء جسمه، وحتى كوكب الأرض يستطيع أن يصنع ظلًا على القمر بسبب ضوء الشمس في حالة الكسوف والخسوف القمري، ولمعرفة كيف يتكون الظل سيتم في هذا المقال شرح كيفية تكوّن الظل.

يجب معرفة أنّ الضوء يشع من مصدره في جميع الاتجاهات وبخطوط مستقيمة، وعندما يعترض طريق الضوء جسم ما فإنه لا يستطيع أن يتجاوزه أو يمر حوله، فلذلك يتكون خلف هذا الجسم على الجهة المقابلة لمصدر الضوء ظل معتم على نفس الشكل الخارجي للجسم المعترض للضوء، ويمكن تغيير شكل وحجم الظل عن طريق تغيير الجسم الذي يحجب الضوء أو عن طريق تغيير مكان مصدر الضوء، ويكون الجسم ثلاثي الأبعاد بينما الظل المتكون ثنائي الأبعاد، وكلما زادت شدة الإضاءة الصادرة من مصدر الضوء كان الظل أكثر وضوحًا، ويمكن أن يتداخل ظلي جسمين ويندمجان معًا بما يُسمى اندماج الظلال، حيث إن ما يظهر من الظل هو الحدود الخارجية للأجسام التي تصنع الظل. في حالة وجود أكثر من مصدر للضوء في نفس الوقت؛ فإنه سوف يتكون عددًا من الظلال مع تداخلها مع بعضها البعض، كما أنه كلما كانت المساحة التي يُغطيها مصدر الضوء أكبر كلما كانت الظلال المتكونة أكثر وضوحًا، ويمكن لسماء ممتلئة بالغيوم أن تصنع القليل من الظلال المرئية، ويعتمد حجم الظل المتكون لجسم ما على المسافة بين الجسم ومصدر الضوء، فكلما كانت المسافة كبيرة كان حجم الظل أكبر، أما إذا كان الجسم متحركًا فإن الظل سوف يصغر أو يكبر حسب معدل حركة الجسم نفسها، ويقوم العديد من المحترفين بالتصوير باستخدام تأثيرات الظل لتكوين صور مع ظلال متعددة الألوان ومعقدة.

بعد معرفة كيف يتكون الظل لا بد من معرفة كيفية قياس طول الظل، حيث من السهل استخدام شريط القياس لقياس طول الظل للأجسام الصغيرة، ولكنه ليس من العملي استخدام شريط القياس لقياس ظل الأجسام الكبيرة، لذلك من الممكن استخدام صيغة رياضية لتحديد طول الظل، حيث تعتمد على قياس زاوية مصدر الضوء، يجب تحديد ارتفاع الشمس في موقع الظل باستخدام أداة حاسبة وتقدير زاوية سقوط أشعة الشمس وحساب الظل الرياضي لها أو tan θ باستخدام آلة حاسبة علمية، ويتم استخدام القانون كما يأتي: طول الظل = ارتفاع الجسم مقسومًا على ظل زاوية الشمس.