بحث عن الطبيعة الموجية للضوء

تقدم موسوعة بحثا عن الطبيعة الموجية للضوء، والضوء يشير إلى الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يمكن للعين البشرية رؤيته وهو المسئول عن حاسة الإبصار، وحدثت مرحلة هامة في تطور الكون بعد ما يقرب من ثلاثمائة ألف عام من الانفجار العظيم، حيث أصبحت درجات الحرارة باردة بما فيه الكفاية لتكوين ذرات محايدة، حيث وصلت إلى حوالي أربعة آلاف درجة.

بعد ذلك الوقت، توجد العديد من الجزيئات المشحونة التي تسمح للضوء بالسفر على مسافات قصيرة بعد تشكل الذرات، مما يسمح للضوء بالعبور على مسافات هائلة تصل إلى أكثر من ثلاثة عشر مليار سنة. لكي نفهم طبيعة الضوء الموجية ونعرف تعريفها وأنواعها وخصائصها، سنقدم لك الفقرات التالية.

بحث عن الطبيعة الموجية للضوء

• يعد الإشعاع المغناطيسي أحد الوسائل التي يمكن من خلالها انتقال الضوء في الفضاء، سواء من خلال الحرائق المشتعلة أو أشعة الشمس أو الأشعة السينية التي يستخدمها الأطباء.
• بالإضافة إلى الطاقة المستخدمة في طهي الطعام بواسطة الميكروويف، جميعها تنتمي إلى أشكال مختلفة من الإشعاع الكهرومغناطيسي. على الرغم من أن تلك الأشكال تظهر بصور مختلفة تماما، إلا أنها مرتبطة بطبيعة الضوء الموجية.
• هناك اختلاف في الآراء بين علماء الفيزياء والضوء بشأن طبيعة الضوء، سواء كان يتكون من مجموعة موجات أو يمثل تجسيدا لمجموعة دقيقة من الجسيمات الصغيرة. أثبتت الظواهر المتعددة أنها مترابطة مع ضرورة الاعتراف بأنها ناتجة عن تدفق مجموعة من الجسيمات.
• توجد اتفاقية في علم الفيزياء بشأن إمكانية الضوء أن يتصرف بسلوك جسيمي وضوئي في نفس الوقت. بغض النظر عن طبيعة الضوء، فإنه قادر على التنقل في الفراغ دون الحاجة إلى وجود ناقل، وحتى الآن، فإن سرعة الضوء تعتبر أكبر قوة في الكون، وتقدر بحوالي 300,000,000 متر في الثانية.

هل الضوء مادة

• الضوء هو نوع من الأشعة الكهرومغناطيسية التي تتراوح بين الموجات الراديوية والأشعة الكهرومغناطيسية وأشعة جاما، وكما يوحي اسمها، فإنها تمثل تغيرات في الحقول المغناطيسية والكهربائية، ويمكن لها نقل الطاقة من مكان إلى آخر، بالإضافة إلى أن طبيعة الضوء المرئي لا تختلف عن أجزاء أخرى من الطيف الكهرومغناطيسي، باستثناء العين البشرية التي تستطيع رؤية الموجات المرئية.
• يمكن وصف الإشعاع الكهرومغناطيسي على أنه تدفق من الفوتونات التي تمثل جسيمات لا تمتلك كتلة، حيث يسافر كل منها بخصائص تشبه الموجات بسرعة الضوء. وبالنسبة للفوتون، فهو أصغر كمية من الطاقة يمكن نقلها.
• لا يمكن اعتبار رؤية الضوء من قبيل الصدفة، حيث يعتبر اكتشاف الضوء دليلا قويا جدا على إمكانية استكشاف الكون المحيط بهم نتيجة تفاعل الضوء مع المادة، ومن خلال الدراسات المجراة حول الضوء استطعنا فهم تركيب النجوم عن بعد بواسطة السنوات الضوئية، أو حتى مشاهدة العمليات التي تحدث في الخلية الحية.

خصائص الضوء

يوجد للضوء العديد من الخصائص التي يمكننا أن نلخصها فيما يلي:

خاصية الانكسار

• تعد خاصية انكسار الضوء هي أحد خواص الضوء الأساسية، حيث تعبر عن انحراف الموجات الضوئية عن مسارها الأصلي، عند عبورها في الفضاء الذي يفصل بين مواد شفافة مختلفة. ويشكل انكسار الضوء ظاهرة فيزيائية تفسر تغير أنظمة الحركة التي تحدث عند انتقال الموجات من وسط إلى آخر، واللذان يختلفان في الكثافة. كما ينتج عن ذلك تغيرات في الطول الموجي، وفي الوقت نفسه يتم الحفاظ على نفس التردد.

خاصية استقلاب الضوء

• حزمة الضوء الغير مستقطب تتألف من موجات متحركة في نفس الاتجاه مع موجات كهربائية عشوائية حول محورها. الضوء المستقطب يتكون من موجات باتجاه اهتزاز واحد لجميع الموجات. يمكن استقطاب الضوء عن طريق الانعكاس أو تمريره عبر مرشحات مثل البلورات.

خاصية انعكاس الضوء

• الانعكاس يحدث عندما يعكس الضوء عن سطح لامع أو أملس مثل الماء، المعدن المصقول أو الزجاج. هذه العناصر عادة تتميز بسطح لامع وتكون بصفة عامة موصلات جيدة للكهرباء والحرارة، ويمكن صهرها أو سحبها وتوصيلها عبر الأسلاك. النحاس هو مثال على ذلك.

خاصية تداخل الضوء

• تعتبر هذه الخاصية من بين الخواص المهمة المتعلقة بقدرة الموجات الضوئية على مواجهة الظروف الصعبة عن طريق التداخل بينها، حيث يلاحظ معظم الناس وجود تداخل بصري في بعض الأحيان دون أن يدركوا أسباب هذه الظاهرة.
• من الأمثلة الواضحة التي توضح خاصية التداخل هو الضوء المنعكس عن الزيت العائم على سطح الماء، ومن الأمثلة الأخرى هي فقاقيع الصابون التي تعكس وتظهر مجموعة متنوعة من الألوان الجميلة عند تعرضها لمصدر إضاءة اصطناعية أو طبيعية.

خاصية انتشار الضوء

• تحدث هذه الخاصية عندما يضرب الشعاع الناتج من الضوء سطحا لامعا وأملسا، حيث تنعكس معظم الضوء مرة أخرى بنفس التركيز، ويعطي هذا الانعكاس البراق الضوء مظهرا مباشرا وساطعا عندما ينعكس الضوء عن المرآة، وتتساوى زاوية انعكاس كل شعاع من هذه الأشعة مع زاوية السقوط عندما ينعكس الضوء عن قطعة ورق بيضاء عادية.
• عندما يكون سطح الورقة غير أملس، يحدث الشعاع المنعكس المبعثر أو المنتشر، حيث ينشق الضوء المنعكس إلى العديد من الأشعة الضوئية المنعكسة في جميع الاتجاهات.

أنواع الضوء

الطيف المرئي

• هو نوع معين من الضوء فقط يعرف بالإشعاع الكهرومغناطيسي، وله تردد محدد يسمى الطول الموجي، ويتراوح بين أربعمائة وسبعمائة نانومتر، وتعتبر الموجات الحمراء طويلة والموجات البنفسجية قصيرة، وبالتالي لا يستطيع الإنسان رؤية سوى هذا الطيف من الضوء.

الطيف غير المرئي

ينقسم ذلك النوع من الطيف إلى قسمين مختلفتين متمثلان في الآتي:

• الأمواج القصيرة: تحتوي هذه الأمواج على الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما، ويجدر بالذكر أن بعض الكائنات الحية مثل النحل وبعض الحيوانات قادرة على رؤية الأشعة فوق البنفسجية.
• الأمواج الطويلة: تشمل الأجهزة المايكروويف والأشعة تحت الحمراء وأشعة الراديو.

وفي النهاية يجب ذكر أهم العلماء الذين درسوا الضوء وأوضحوا لنا من خلال نظرياتهم العلمية المفاهيم المتعلقة به، ومن بينهم العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن الذي ذكر أن الضوء الأبيض الذي نراه هو مجموعة من الألوان المختلفة.

المراجع

1

2