ديناميكيات الموجة
الأساسيات
فليكن نور!
الدرس 3: ديناميكيات الموجة
- كيف تنتج الأمواج اللون
- تشريح الموجة
- العلم ليس مخيفا جدا
- الطول الموجي
- السعة
- تكرار
- الموجات الضوئية مقابل الموجات الصوتية
- كيف تتحرك الموجات عبر الفضاء
في هذا الدرس، ستتعلم المكونات المختلفة التي تُكوّن الموجة. بفهم وظيفة كل جزء، ستبدأ برؤية كيف يُمكن لتغيير طول الموجة وسعتها وترددها أن يمنحك تحكمًا مذهلاً في الضوء واللون والظل.
كيف تنتج الأمواج اللون
الآن وقد فهمتِ كيف ينقسم ما ندركه كضوء إلى نطاقات لونية تُعرف بالطيف، فلنبدأ بتحليل الموجات التي تُكوّن هذه النطاقات. علينا تحليل الموجة وفحص أجزائها المُكوّنة لفهم آلية عمل المجالات الكهرومغناطيسية عند إحداثها للتذبذب. لكن جينا، أليس هذا علمًا مُبالغًا فيه؟ كلا، ليس كذلك. هذا تبسيط مُفرط للعلم، مُصمم لجعله سريعًا قدر الإمكان لتجنب رعبكِ. لماذا كل هذا العلم ضروري، كما تتساءلين؟ لأن الإضاءة هي المكان الذي يُركز فيه مُعظم المُصممين وحتى المُصورين... يفشل مع صورهم. لا يحدث شيء في التصوير الفوتوغرافي بدون ضوء. هذا هو السبب وراء عدم قدرة الكثير منكم على العمل على منحنيات الألوان أو المستويات!!!
الحقيقة الحتمية في التصوير الفوتوغرافي هي أنك قد لا تتمكن دائمًا من التحكم في ظروف الإضاءة أثناء التصوير. لذا، عليك أن تكون مستعدًا للتعامل مع مشاكل الإضاءة في مرحلة ما بعد الإنتاج. يمنحك برنامج فوتوشوب العديد من الأدوات لتصحيح الإضاءة، ولكن عليك أن تعرف كيف لاستخدامها، والأهم من ذلك، متى و أين لاستخدامها. ليس من الصعب تمييز صورة داكنة جدًا أو باهتة جدًا. ولكن ما الأداة التي تستخدمها لتصحيح أي مشكلة؟ وكيف تعرف أن تغييراتك صحيحة؟ الكثير منكم يُخمن، والتخمين ليس كافيًا. قد تكون نتائجك جيدة، لكنها قد تكون مذهلة إذا فهمت آلية عمل الضوء. سيساعدك هذا على معرفة ماذا للقيام بذلك والأهم من ذلك، لماذا أنت تفعل ما تفعله.
عندما تُصحّح مشاكل التعريض في صورك، فهذا يُسمّى الإضاءة. وعندما تُعدّل الإضاءات والدرجات اللونية المتوسطة والظلال لتحقيق مستويات ومنحنيات لونية مثالية، فهذا يُسمّى الإضاءة. في الواقع، أي شيء يتعلق بالسطوع هو حرفيًا التحكم في الإضاءة في صورتك. لكن الكلمة الأساسية هنا هي "التحكم". لا يُمكنك أن تأمل في التحكم في شيء لا تفهمه جيدًا. سيساعدك هذا على التحكم في المنحنيات والمدرجات التكرارية لأنك ستفعل... أخيراًأخيرًا، توقف عن رؤية الضوء واللون كشيئين مختلفين. اللون فاتح ومقسم إلى أجزائه المكونة. وإذا كنت ستعمل بالألوان في أي نوع من التصميم الجرافيكي، فمن الأفضل أن تتعمق فيما يلي، لأنك ستصادف هذه الديناميكيات الموجية في كل مكان، وليس فقط مع الضوء واللون. ستواجهها مع الموجات الصوتية، والرسوم المتحركة أو منحنيات الحركة، والقوام الإجرائي، خاصةً إذا كنت مهتمًا بالرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد.
تشريح الموجة
لنبدأ إذًا بفهم نودلز الرامن التي تُشكّل موجتنا. سنبدأ بتقسيم الموجة إلى أجزائها الثلاثة:
- طول الموجة:طول الموجة، كما هو الحال في مقدار المساحة الموجودة من الذروة إلى الذروة.
- السعة:ما هو ارتفاع الموجة، كما هو الحال في ارتفاع الموجة من الذروة إلى القاع (من الأعلى إلى الأسفل).
- تكرار:مدى سرعة أو بطء حركة الأمواج. بما أن الأمواج في حركة مستمرة، فإن التردد يشير إلى مدى سرعة أو بطء حركة الموجة.

العلم ليس مخيفًا جدًا
إذن... ما فائدة كل هذا؟ إذا فهمتَ الطول الموجي والسعة والتردد، فستتمكن من التحكم في فيزياء اللون والنتوءات والنعومة. لكن هذا ليس كل شيء. تنطبق ديناميكيات الموجات نفسها على الصوت، إلخ. وكما ذكرتُ، الموجات ديناميكية لأنها تعمل كقوة مؤثرة على أشياء أخرى. فمثل المغناطيس الذي يعمل كقوة تجذب المعدن نحوه على خط مستقيم، تتمتع الموجات بنفس القدرة على سحب الضوء أو الصوت في خط مستقيم، في اتجاه معين (كما في "على طول محور"). هذا هو الجزء M من المجال الكهرومغناطيسي: المغناطيسية. على سبيل المثال:
الطول الموجي
- الأطوال الموجية العمل على المحور X (كما هو الحال في أفقيًا، من اليسار إلى اليمين)
- مع موجات الضوء، تؤثر الأطوال الموجية لون.
- مع الموجات الصوتية، تؤثر الأطوال الموجية يقذف.
لون:تغيير الطول الموجي للضوء يُحوّل اللون من أحد طرفي الطيف إلى الطرف الآخر. الأطوال الموجية الأطول تُحوّل اللون نحو الطرف الأحمر من الطيف، والأطوال الموجية الأقصر تُحوّل اللون نحو الطرف الأزرق من الطيف.
صوت:تغيير طول موجة الصوت يُغيّر نبرته من عالية إلى منخفضة. كلما طالت الموجة، انخفضت نبرتها. وكلما قصرت، ارتفعت نبرتها.
السعة
- السعة يعمل على المحور Y (عموديًا، لأعلى ولأسفل)
- مع موجات الضوء، تؤثر سعة الموجة سطوع.
- مع الموجات الصوتية، تؤثر سعة الموجة مقدار.
لون:زيادة ارتفاع موجة الضوء تزيد من شدة الضوء وسطوعه. تقليل الارتفاع يقلل من شدة الضوء وسطوعه.
صوت:زيادة ارتفاع موجة الصوت يزيد من حجمها، وتقليل ارتفاعها يخفض حجمها.
تكرار
تكرار يتناسب عكسياً مع الطول الموجي... ماذا تقول الآن؟ هذا يعني أن زيادة أحدهما تقلل الآخرهذا تناسب عكسي. لا يمكنك تغيير أحدهما دون التأثير على الآخر.
لون:تغيير تردد موجة الضوء يُغيّر اللون إما بإطالة أو تقصير طولها الموجي. خفض التردد يدفع اللون نحو الأشعة تحت الحمراء، وزيادة التردد يدفع اللون نحو الأشعة فوق البنفسجية.
صوتزيادة تردد الموجات الصوتية (أو "هرتز") تُنتج موجات أكثر وتزيد من حدتها. أما خفض التردد فيُنتج موجات أقل ويخفض حدتها.
يُحدد تردد الموجات التي تنشأ خلال فترة زمنية محددة سرعة أو بطء انتقالها. يتيح لك تغيير التردد التحكم في سرعتها.

الموجات الضوئية مقابل الموجات الصوتية
تُسمى الموجات "ديناميكية" لأنها تتحرك وتُحدث أشياءً، على عكس كونها "ثابتة"، أي "ساكنة". ستساعدك ديناميكيات الموجات التي تتعلمها هنا على فهم كيفية استخدام عناصر التحكم، وأشرطة التمرير، والإعدادات المُرفقة بالأدوات التي تُمكّنك من ضبط الإضاءة، والصوت، وحتى الحركة. إنها موجودة في كل مكان في برامج التصميم الجرافيكي. لذا، ما تتعلمه هنا سيكون مفيدًا في مجالات عديدة لم تتخيلها.
تشترك موجات الضوء وموجات الصوت في التركيب التشريحي نفسه. الموجة موجة. سواءً أكانت موجات ضوئية أم موجات صوتية، فإن وظيفتها متطابقة. كلاهما ينتقل، ويمكنك أنت، المستخدم، تعديلهما والتحكم فيهما. ولكن هناك فرق مهم واحد: بينما يستطيع الضوء الانتقال عبر فراغ الفضاء بمفرده دون أي وسيلة نقل أخرى، لا يستطيع الصوت ذلك. الصوت هو "ميكانيكي". وهذا يعني أن الأمر يتطلب آلية ما حتى نتمكن من السفر عبر المحيط اللامتناهي للفضاء العميق.
هل تستطيع الأمواج السفر إلى الفضاء؟
إذا تصورتَ الفضاء كمحيط شاسع، فإن موجات الضوء قادرة على الانتقال بشكل مستقل، بينما تحتاج موجات الصوت إلى قارب وإلا فلن تستطيع الذهاب إلى أي مكان. تشبه موجات الضوء الأسماك في قدرتها على دفع نفسها للأمام دون الحاجة إلى وسيلة نقل لنقلها إلى وجهتها. لهذا السبب، يستطيع الضوء الانتقال بسرعات مذهلة، دون عوائق عبر الفضاء، بينما لا يستطيع الصوت ذلك. فبدون وجود شيء كالماء أو الهواء أو أي ديناميكيات موائع أخرى لحملها، تبقى موجات الصوت ساكنة. لا يمكنها الحركة. لا شيء يستطيع ذلك، ولا حتى أنت. كان هذا اكتشافًا مرعبًا إلى حد ما توصل إليه رواد الفضاء في رحلاتهم الأولى إلى الفضاء وإلى القمر.
بدون دفع شيء للتغلب على القصور الذاتي، يمكنك أن تتخبط كما تشاء في الفضاء، لكنك لن تصل إلى أي مكان دون وسيلة تدفعك للأمام. ولكن بمجرد أن تبدأ بالتحرك في الفضاء، ستستمر في الحركة. مع عدم وجود ما يوقفك، ستطفو بعيدًا. لا يمكنك تغيير اتجاهك أو إيقاف نفسك لأنه لا يوجد ما يقاومك. إذا كنت تسبح، فتذكر آخر مرة قفزت فيها من لوح غطس. أنت تسقط سقوطًا حرًا في الهواء حتى تواجه مقاومة الماء. يدفعك الماء للخلف، مما يبطئ سرعتك ويكسر سقوطك. بدون هذا الماء، ستستمر في السقوط بنفس السرعة حتى تصل إلى قاع المسبح... جسم ثابت.
تدور الأرض منذ ما لا يقل عن 4.5 مليار سنة لهذا السبب تحديدًا. فرغم وجود غلاف جوي لها، إلا أنها كجسم كوكبي توجد في فراغ الفضاء، لذا تنطبق عليها القواعد نفسها. الهواء مهم. قد لا يبدو قويًا جدًا وأنت تتنفسه، لكن صدقني... الهواء كائن حي. ومثل الماء، يوفر الغلاف الجوي نفس المقاومة للدفع. أي جسم صلب يدفع الحد الفاصل بين الغلاف الجوي للكوكب وفراغ الفضاء سيواجه احتكاكًا عند احتكاكه به. سيؤدي هذا الاحتكاك إلى تسخين الجسم واحتراقه عند اختراقه الغلاف الجوي.
وهو ما يجعل الطبيعة المشعة للضوء شيئًا قويًا حقًا لأنه لا صلب، فلا يواجه أي مقاومة أثناء اختراقه الغلاف الجوي. إذا سقط الضوء على أي جسم صلب، فإنه إما ينعكس عنه (انعكاس) أو يتشتت على سطحه (انتشار). إن القدرة على السفر بهذه السرعة عبر الفضاء بمفرده دون مساعدة تُعدّ إنجازًا فيزيائيًا مذهلًا. لكن قدرته على مواجهته لجسم ثابت، والارتداد عنه، ومواصلة السفر عبر الفضاء، هي ببساطة عبقرية من الطبيعة.
ملخص
إن فهمك الجديد لديناميكيات الموجات يعني أنك سترى برنامج فوتوشوب وغيره من البرامج بمنظور جديد تمامًا. الآن وقد فهمت تشريح موجات الضوء والصوت، فلن تنظر إلى اللون بنفس الطريقة مرة أخرى. في درسنا القادم، سنلقي نظرة على كيفية نشأة أدوات اختيار الألوان من علم الضوء. لكن لهذه المعرفة بالموجات جانب سلبي. إذا كنت من محبي أفلام الخيال العلمي أو من محبي أفلام التريكر الذين يستمتعون بمشاهدة معارك الفضاء الكبرى حيث ينفجر كل شيء في انفجار هائل... يمكنك المضي قدمًا واعتبار ذلك من قبيل علم فضلات البقر. إنه ترخيص فني من جانب الكُتّاب، لأنه ببساطة غير ممكن في واقع الفيزياء. لا يوجد هواء في الفضاء، لذا لا يمكن للصوت أن ينتقل إلى أي مكان، مهما كان ارتفاعه. الانفجارات الكبيرة العالية هي وظيفة الغلاف الجوي، لذلك كان الانفجار العظيم صامتًا تمامًا. هوليوود تعرف هذا، ولكن إذا كنت تكتب للتلفزيون، فماذا ستفعل؟