من منا ينكر فائدة الضوء لنا نحن البشر وكل الكائنات الحية الأخرى، سواء كان طبيعياً أو صناعياً فإننا نعيش في ضياء الشمس بالنهار وضوء القمر والنجوم ليلاً أو المصابيح والمشاعل التي نوقدها، أنت الآن تقرأ هذه المقالة بسبب النور ولهذا هيا بنا نسأل أنفسنا كما فعل العلماء قديماً ونحاول أن فهم الضوء وطبيعته وما إذا كان الضوء موجة أم جسيم وهذا هو موضوع مقالتنا.
طبيعة الضوء
الضوء يعتبر أحد أهم أشكال الطاقة في الطبيعة المحيطة بنا سواء كان هذا الضوء طبيعي مثل الشمس أو القمر أو النجوم أو صناعي مثل مصابيح الانارة او النار او غيرها ،فإننا لايمكننا أن نستغني عنه مطلقاً، ويعتبر هو الجزء المرئي الوحيد من الطيف الكهرومغناطيسي، وطوله الموجي يتراوح للون البنفسجي بين 400 نانومتر، واللون الأحمر 700 نانوميتر، وتقع بينهم باقي الألوان .
وبرغم أن الضوء يعتبر من الأشياء الأساسية في حياتنا ومن أبسط الأمور فيها، ففي كل يوم تبزغ فيه شمس النهار نستمتع به من حولنا ونحن نرى الأشياء المحيطة بنا في الحياة، ونضئ المصابيح ليلا لتضيء لنا العتمة، إلا أنه في نفس الوقت من أكثر الأمور غموضاً في العلوم والتي حتى الآن يعتبر لغز دائماً ما كانت عقول العلماء الفيزيائيين على مر العصور ومختلف الأماكن تفكر في حله ومعرفته أكثر .
حتى اينشتاين لم يستطيع الوصول إلى ماهيته، رغم أنه وضع نظريات لتفسير ماذا قد يحدث للإنسان إذا ما سافر بسرعة الضوء، فبعض النظريات تقول أن الضوء عبارة عن موجات بينما نموذج أينشتاين الذي وضعه يبين لنا أن الضوء هو جسيمات، ما نطلق عليه الآن بالفوتونات ولكن الضوء يتصرف على أنه جسيمات في بعض التجارب وتجارب أخرى على أساس موجي، ولهذا فإن الضوء مازال أحد الأشياء الغامضة في العلوم.
سرعة الضوء
تصل سرعة الضوء إلي 299792458 متراً لكل ثانية واحدة في الفراغ حيث إنها تعتبر أكبر سرعة مكتشفة حتى الآن، حيث إنك بهذه السرعة يمكنك الدوران حول الأرض في ثانية واحدة سبع مرات، واستطاع علماء إلي إبطاء سرعة الضوء جدا إلي أن وصلت سرعته إلى سبعة عشر متراً عن طريق تمريرة في تكاثف بوز أينشتاين.
خصائص الضوء
لدي الضوء الكثير من الاختلاف في الخصائص التي تجعلنا نراه بما يبدو عليه في حياتنا، ومن هذه الخصائص انكسار الضوء وحيود أو انحراف الضوء وانعكاس الضوء.
انكسار الضوء
الضوء مثله مثل باقي الموجات ينكسر إذا ما انتقل من وسط ما إلى وسط أخر مختلف، فيحدث الانكسار في الفاصل بين الوسطين كانتقال الضوء من الهواء إلى وسط آخر وهو الماء يؤدي إلي انكسارة.
وتؤثر سرعة الوسيطين النسبية في إتجاه الانكسار فمثلا يختلف اتجاه الانكسار إذا ما ينتقل الضوء من الهواء إلى الماء والعكس يختلف إذا انتقل من الماء إلى الهواء، فانتقال الضوء من وسط سريع إلي وسط ببطء يؤدي الى أنه سينحرف ولكن انحراف قريب من مساره أما إذا حدث العكس بانتقال الضوء من وسط بطيء إلي وسط سريع يؤدي إلى انحرافه مبتعداً فيمكننا أن نقيس قدر إنحراف الضوء ببعض العمليات الرياضية إذا ما عرفنا سرعة الضوء عند عبوره بين وسطين وزاوية سقوطه وانكساره.
انعكاس الضوء
يعتبر الانعكاس واحد من أهم خصائص الموجات و جميع المواد تتعرض للانعكاس، فيمكننا أن نرى انعكاس الضوء في حياتنا اليومية، في حالة انعكاسه من على سطح المرآة فهذا الانعكاس للموجة الضوئية هو الذي يولد الصورة التي نراها في المرآة، ومن الخصائص المهمة للموجات الضوئية هي أن زاوية السقوط مساوية لزاوية الانعكاس وهذه الخاصية موجودة في موجات الماء والصوت أيضاً.
الحيود والانحراف
نوعاً ما يشبه الانحراف الانكسار، فالموجة تنحرف بتغير اتجاه الموجة عند اصطدامها بعائق أو مرورها من ثقب أو من خلال شق ما، فلدي موجات الماء مثلاً القدرة على الالتفاف حول العوائق والمنعطفات والمرور خلال الشقوق.
ونأتي للسؤال الأهم بموضوع المقال هل الضوء موجة أم جسيم؟
من السابق ذكره من خصائص وطبائع الضوء فإننا يمكننا القول والجزم بأن الضوء موجة ولكن كان هناك اختلاف قائم بين العلماء كنيوتين الذي كان يعتقد أنه سيول جسيمات مادية بالغة الدقة والصغر ولكن أتي العالم الهولندي المعاصر له برأي مخالف لنيوتن حيث انه اعتبر الضوء موجة فهو ينكسر كما تنكسر الموجات، هذا ما ايده فيه الطبيب الفيزيائي توماس يونج في بداية القرن التاسع عشر.
إذاً فقد سقطت نظرية نيوتين، ولكن الأمر لم ينتهي فعند إجراء تجربة بسيطة عن طريق تمرير الضوء بين ورقتين شفافتين ذو صفات استقطابية فانه سيمر ولكن عن ادارة الورقة الثانية بزاوية 90 درجة فإن الضوء في هذه الحالة لن يمر مما زاد تحير الفيزيائيون إلى أن توصل فرسنل إلى أن الضوء موجات عرضية تختلف عن موجات الصوت، مثال لذلك نجد أن موجات الصوت موجات طولية.
حتي أتي اينشتاين ليكتشف أن الضوء يتكون من فوتونات هي عبارة عن جسيمات دقيقة جداً ، والذي حصل على جائزة نوبل بسبب هذا الاكتشاف .
ولكن هذا الاكتشاف أعد حالة من البلبلة والتساؤل القديم حول هل الضوء جسيم أم هو موجة؟ حتى ظهرت نظرية الكوانتم التي تنادي بالطبيعة المزدوجة للضوء حيث إنه يتصرف كموجة إذا ما كان في الفراغ ويتصرف كجسيم إذا اصطدم بجسم ما.
طبيعة الضوء
الضوء يعتبر أحد أهم أشكال الطاقة في الطبيعة المحيطة بنا سواء كان هذا الضوء طبيعي مثل الشمس أو القمر أو النجوم أو صناعي مثل مصابيح الانارة او النار او غيرها ،فإننا لايمكننا أن نستغني عنه مطلقاً، ويعتبر هو الجزء المرئي الوحيد من الطيف الكهرومغناطيسي، وطوله الموجي يتراوح للون البنفسجي بين 400 نانومتر، واللون الأحمر 700 نانوميتر، وتقع بينهم باقي الألوان .
وبرغم أن الضوء يعتبر من الأشياء الأساسية في حياتنا ومن أبسط الأمور فيها، ففي كل يوم تبزغ فيه شمس النهار نستمتع به من حولنا ونحن نرى الأشياء المحيطة بنا في الحياة، ونضئ المصابيح ليلا لتضيء لنا العتمة، إلا أنه في نفس الوقت من أكثر الأمور غموضاً في العلوم والتي حتى الآن يعتبر لغز دائماً ما كانت عقول العلماء الفيزيائيين على مر العصور ومختلف الأماكن تفكر في حله ومعرفته أكثر .
حتى اينشتاين لم يستطيع الوصول إلى ماهيته، رغم أنه وضع نظريات لتفسير ماذا قد يحدث للإنسان إذا ما سافر بسرعة الضوء، فبعض النظريات تقول أن الضوء عبارة عن موجات بينما نموذج أينشتاين الذي وضعه يبين لنا أن الضوء هو جسيمات، ما نطلق عليه الآن بالفوتونات ولكن الضوء يتصرف على أنه جسيمات في بعض التجارب وتجارب أخرى على أساس موجي، ولهذا فإن الضوء مازال أحد الأشياء الغامضة في العلوم.
سرعة الضوء
تصل سرعة الضوء إلي 299792458 متراً لكل ثانية واحدة في الفراغ حيث إنها تعتبر أكبر سرعة مكتشفة حتى الآن، حيث إنك بهذه السرعة يمكنك الدوران حول الأرض في ثانية واحدة سبع مرات، واستطاع علماء إلي إبطاء سرعة الضوء جدا إلي أن وصلت سرعته إلى سبعة عشر متراً عن طريق تمريرة في تكاثف بوز أينشتاين.
خصائص الضوء
لدي الضوء الكثير من الاختلاف في الخصائص التي تجعلنا نراه بما يبدو عليه في حياتنا، ومن هذه الخصائص انكسار الضوء وحيود أو انحراف الضوء وانعكاس الضوء.
انكسار الضوء
الضوء مثله مثل باقي الموجات ينكسر إذا ما انتقل من وسط ما إلى وسط أخر مختلف، فيحدث الانكسار في الفاصل بين الوسطين كانتقال الضوء من الهواء إلى وسط آخر وهو الماء يؤدي إلي انكسارة.
وتؤثر سرعة الوسيطين النسبية في إتجاه الانكسار فمثلا يختلف اتجاه الانكسار إذا ما ينتقل الضوء من الهواء إلى الماء والعكس يختلف إذا انتقل من الماء إلى الهواء، فانتقال الضوء من وسط سريع إلي وسط ببطء يؤدي الى أنه سينحرف ولكن انحراف قريب من مساره أما إذا حدث العكس بانتقال الضوء من وسط بطيء إلي وسط سريع يؤدي إلى انحرافه مبتعداً فيمكننا أن نقيس قدر إنحراف الضوء ببعض العمليات الرياضية إذا ما عرفنا سرعة الضوء عند عبوره بين وسطين وزاوية سقوطه وانكساره.
انعكاس الضوء
يعتبر الانعكاس واحد من أهم خصائص الموجات و جميع المواد تتعرض للانعكاس، فيمكننا أن نرى انعكاس الضوء في حياتنا اليومية، في حالة انعكاسه من على سطح المرآة فهذا الانعكاس للموجة الضوئية هو الذي يولد الصورة التي نراها في المرآة، ومن الخصائص المهمة للموجات الضوئية هي أن زاوية السقوط مساوية لزاوية الانعكاس وهذه الخاصية موجودة في موجات الماء والصوت أيضاً.
الحيود والانحراف
نوعاً ما يشبه الانحراف الانكسار، فالموجة تنحرف بتغير اتجاه الموجة عند اصطدامها بعائق أو مرورها من ثقب أو من خلال شق ما، فلدي موجات الماء مثلاً القدرة على الالتفاف حول العوائق والمنعطفات والمرور خلال الشقوق.
ونأتي للسؤال الأهم بموضوع المقال هل الضوء موجة أم جسيم؟
من السابق ذكره من خصائص وطبائع الضوء فإننا يمكننا القول والجزم بأن الضوء موجة ولكن كان هناك اختلاف قائم بين العلماء كنيوتين الذي كان يعتقد أنه سيول جسيمات مادية بالغة الدقة والصغر ولكن أتي العالم الهولندي المعاصر له برأي مخالف لنيوتن حيث انه اعتبر الضوء موجة فهو ينكسر كما تنكسر الموجات، هذا ما ايده فيه الطبيب الفيزيائي توماس يونج في بداية القرن التاسع عشر.
إذاً فقد سقطت نظرية نيوتين، ولكن الأمر لم ينتهي فعند إجراء تجربة بسيطة عن طريق تمرير الضوء بين ورقتين شفافتين ذو صفات استقطابية فانه سيمر ولكن عن ادارة الورقة الثانية بزاوية 90 درجة فإن الضوء في هذه الحالة لن يمر مما زاد تحير الفيزيائيون إلى أن توصل فرسنل إلى أن الضوء موجات عرضية تختلف عن موجات الصوت، مثال لذلك نجد أن موجات الصوت موجات طولية.
حتي أتي اينشتاين ليكتشف أن الضوء يتكون من فوتونات هي عبارة عن جسيمات دقيقة جداً ، والذي حصل على جائزة نوبل بسبب هذا الاكتشاف .
ولكن هذا الاكتشاف أعد حالة من البلبلة والتساؤل القديم حول هل الضوء جسيم أم هو موجة؟ حتى ظهرت نظرية الكوانتم التي تنادي بالطبيعة المزدوجة للضوء حيث إنه يتصرف كموجة إذا ما كان في الفراغ ويتصرف كجسيم إذا اصطدم بجسم ما.
