كيف يسلك الضوء سلوك الموجات
الضوء
يتم تعريف الضوء في علم الفيزياء على أنه إشعاع كهرومغناطيسي مرئي للعين البشرية، أي أنه المسؤول عن الإبصار ويساعد الإنسان على رؤية الأشياء، حيث يسقط الضوء على الأشياء وينعكس على العين لتمكين الرؤية، وقد تمكن علماء الفيزياء من تحليل الخصائص الفيزيائية المرتبطة بالضوء مثل الشدة واتجاه الانتشار والتردد والطيف وسرعته في الفراغ
كيف يسلك الضوء سلوك الموجات
هناك العديد من النظريات المتعلقة بالضوء التي مرت بمراحل وتجارب وأدلة كثيرة قبل أن يتم الإعلان عنها، ومن بينها ماهية الضوء ومصدره وسؤال ما إذا كان موجة أم تيارا من الجسيمات، وقد أثبتت النظريات أنه يتمتع بكلا الطبيعتين حيث ينتج سلوكا يؤدي إلى تشكيل موجات قابلة للانكسار والانعكاس، وأنه يتداخل وينحرف بنفس الطريقة التي تتبعها أي موجة، ويرجع الفضل في تحقيق هذه التفسيرات إلى تأثير دوبلر. وبالنسبة لشرح كيفية سلوك الضوء كموجة، هناك العديد من النظريات التي قدمت تفسيرات مختلفة حول ذلك
- عندما تصطدم الموجات بعائق في طريقها، تنعكس وتعود في الاتجاه الآخر. ومن أهم خصائص الانعكاس هو أن زاوية سقوط الضوء تكون مساوية دائما لزاوية الانعكاس. يمكن رؤية مثال واضح على ذلك في تشكل الموجات الدائرية على سطح الماء. ويمكن القول أن سلوك الضوء عند الانعكاس هو دليل على طبيعته الموجية.
- عندما تنتقل موجات الضوء من وسط إلى آخر، تحدث الانكسار إذا تدخل شيء ما في طريقها ويعيق حركتها، ويحدث تغيير مفاجئ يسبب الانكسار. اتجاه الانكسار يعتمد على السرعة النسبية للوسطين؛ عندما تنتقل الموجة من وسط سرعتها فيه بطيئة إلى وسط سرعتها فيه كبيرة، تنكسر الموجة وتنحني مقدمتها عند عبورها من وسط سرعتها فيه كبيرة إلى وسط سرعتها فيه بطيئة. يجب أن نذكر أن القواعد الرياضية لانكسار الضوء تنطبق أيضا على موجات الماء وموجات الصوت.
- الحيود هو تغير في اتجاه الموجات عندما تمر من حول حاجز يعترض مسارها أو شيء ما، حيث يقوم هذا الحاجز بحجب الضوء وتكوين ظل خلفه، وسوف تكون حواف هذا الظل غير واضحة بشكل كبير.
الطول الموجي
المسافة بين نقطتين متناظرتين في الموجات المتتالية هي الطول الموجي. تسمى النقطة العلوية في الموجة القمة والنقطة السفلية القاع. آخر تعريف يقول أن الطول الموجي هو المسافة بين قمتين أو قاعين متتاليين. يمكن لعيننا البشرية رؤية الأطوال الموجية التي تتراوح بين 400 و 700 واحد من بليون المتر. فضل كريستيان هوجينز في اكتشاف الطبيعة الموجية للضوء في القرن السابع عشر.