جدول ال فكرة
هو الضوء جسيم أو موجة ، حيث أن الضوء هو أحد أنواع الإشعاع في الطيف الكهرومغناطيسي ، والضوء هو أساس عملية رؤية الأشياء ، وفي هذا المقال سنتحدث عن الضوء بالتفصيل كما نريد شرح ما هي طبيعة الضوء وما إذا كان يُنظر إليه على أنه جسيم أو كموجة.
المحتويات
ما هو الضوء في الفيزياء
الضوء هو أحد أنواع الطيف الكهرومغناطيسي المسؤول عن عملية الرؤية في الكائنات الحية ، حيث أن هذا الطيف مرئي للعين البشرية ومعظم عيون الحيوانات والكائنات الحية ، ويعرف الضوء المرئي عمومًا على أنه يحتوي على أطوال موجية تتراوح من 400 نانومتر. إلى 700 نانومتر ، يكون هذا الطيف المرئي بين الأشعة تحت الحمراء ، والتي لها أطوال موجية أطول من الضوء ، والأشعة فوق البنفسجية ، والتي لها أطوال موجية أقصر من الضوء ، ويتميز هذا الضوء بالكثافة ، واتجاه الانتشار ، والتردد أو طيف الطول الموجي والاستقطاب ، مثل هذه الخصائص تميز الضوء الأقوى من الضوء الأضعف.
في الواقع ، تبلغ سرعة الضوء في الفراغ حوالي 299،792،458 مترًا / ثانية ، وهذه السرعة هي أعلى حد للسرعة في الكون وفقًا لنظرية النسبية لأينشتاين ، وبالتالي فإن سرعة الضوء هي أحد الثوابت الأساسية للطبيعة. لكن سرعة الضوء تتأثر بطبيعة المادة التي ينتقل عبرها ، وتسمى بالوسط. بمعنى آخر ، سرعة الضوء في الماء أو حتى الزجاج أبطأ من سرعة الضوء في الفراغ ، وعلى عكس الصوت ، لا يحتاج الضوء إلى وسيط للانتقال من مكان إلى آخر.[1]
شاهد أيضاً: معلومات مهمة عن نظرية سرعة الضوء
هل الضوء جسيم أم موجة؟
يمتلك الضوء كلا الخواص معًا ليجعله موجة أو جسيمًا ، وقد يبدو هذا غريبًا بعض الشيء ، لكن تم إثبات ذلك في تجارب الضوء العلمية حيث أكد أينشتاين أن الضوء عبارة عن جسيم يسمى الفوتون وأن تدفق الفوتونات عبارة عن موجة و أثبت في التجارب العلمية الحديثة الطبيعة المزدوجة للضوء كجسيم وكموجة ، جاءت هذه الفكرة لأينشتاين من خلال تجاربه الضوئية.
أجرى الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين بحثًا عن التأثير الكهروضوئي ووجد أن الإلكترونات تطير من سطح معدني مكشوف ، ولاحظ أينشتاين أن طاقة الإلكترونات أو الإلكترونات الضوئية التي تترك المعدن لا تتغير سواء كان الضوء ضعيفًا أم قويًا. ط) هذا الضوء عبارة عن موجة ، لأنه إذا كان الضوء عبارة عن موجة ، فيجب أن يتسبب الضوء القوي في خروج الإلكترونات الضوئية بقوة كبيرة ، ومن الأمور المحيرة الأخرى في التجربة كيف تتكاثر الإلكترونات الضوئية عند تطبيق ضوء قوي ، وبالتالي شرح أينشتاين التأثير الكهروضوئي بالقول إن الضوء نفسه هو جسيم ، ولهذا حصل على جائزة نوبل في الفيزياء ، ومن خلال أعمال ماكس بلان ، وإروين شرودنغر ، وألبرت أينشتاين ، وبول ديراك ، ولويس دي بروجلي ، وآرثر كومبتون ونيلز بور وعلماء آخرون ، تفترض النظرية العلمية الحالية أن الضوء كموجة جسيمية له طبيعة مزدوجة.[2]
انظر أيضًا: بحث عن الضوء والطاقة الكمومية
تاريخ البحث في طبيعة الضوء
في الحقيقة وراء السؤال عما إذا كان الضوء جسيمًا أم موجة ، هناك تاريخ طويل من الدراسات والبحوث والنظريات العلمية ، وقد اختلف العلماء سابقًا حول طبيعة الضوء ، وفيما يلي ملخص لتاريخ دراسات عن طبيعة الضوء ونصها كالتالي:[3]
طبيعة ضوء نيوتن
في حوالي عام 1700 بعد الميلاد ، خلص السير إسحاق نيوتن إلى أن الضوء عبارة عن مجموعة من الجسيمات وأن سبب اعتقاد نيوتن أن الضوء هو جسيم هو أن الضوء ينتشر في خط مستقيم ، والفيزيائي الإنجليزي السير إسحاق نيوتن معروف بقانونه العام. الجاذبية ، إدراكًا أن للضوء خصائص مشابهة للتردد عند استخدام المنشور لفصل ضوء الشمس إلى الألوان المكونة له. ومع ذلك ، فقد اعتقد أن الضوء كان جسيمًا لأن محيط الظلال التي يلقيها الضوء كان حادًا وواضحًا.
طبيعة الضوء حسب Grimaldi و Higgins
تم طرح نظرية الموجة ، التي تنص على أن الضوء عبارة عن موجة ، في نفس الوقت تقريبًا مع نظرية نيوتن للضوء. اكتشف الفيزيائي الإيطالي فرانشيسكو ماريا جريمالدي ظاهرة حيود الضوء ووجد أنها تشبه سلوك الموجات. بعد ذلك ، أسس الفيزيائي الهولندي كريستيان هيغنز نظرية الموجة للضوء وشرح مبدأ Huygens للضوء.
طبيعة الضوء حسب فرينل ويونغ
بعد حوالي 100 عام من عصر نيوتن ، اعتقد الفيزيائي الفرنسي أوغستين جان فرينيل أن الضوء عبارة عن موجة وأن موجات الضوء لها طول موجي قصير جدًا ، وفي عام 1815 م طور أيضًا قوانين فيزيائية لانعكاس الضوء وانكساره ، وأخذ هذا في الفضاء. مليء بوسط يعرف باسم الأثير لأن الموجات تحتاج إلى وسيط ناقل.
طبيعة الضوء في ماكسويل
قدم الفيزيائي الاسكتلندي جيمس كليرك ماكسويل نظرية الضوء التالية ، حيث تنبأ بوجود موجات كهرومغناطيسية لم يتم تأكيد وجودها قبل ذلك الوقت ، ومن تنبؤاته نشأ مفهوم الضوء كموجة ، منذ ذلك الحين اعتبر ماكسويل أن الضوء عبارة عن موجة من الموجات الكهرومغناطيسية ، وفي عام 1861 م قدم ماكسويل أربع معادلات للنظرية الكهرومغناطيسية تبين أن المجالات المغناطيسية والمجالات الكهربائية مترابطة بشكل وثيق ، وهذا أدى إلى إدخال مفهوم الموجات الكهرومغناطيسية مع الضوء المرئي في بحث خفيف.
طبيعة الضوء في أينشتاين
في الواقع ، اختفت نظرية الضوء كجسيمات تمامًا حتى أعادها ألبرت أينشتاين في أواخر القرن التاسع عشر ، حيث اعتقد أينشتاين أن الضوء عبارة عن جسيم يسمى الفوتون وأن تدفق الفوتونات هو موجة ، وأكد أيضًا أن الفوتونات هي طاقة مساوية لتردد التذبذب الثابت في بلانك وأن طاقة الفوتون هي مقدار تردد التذبذب بينما شدة الضوء هي كمية الفوتونات. اليوم ، تم إثبات الطبيعة المزدوجة للضوء كجسيم وموجة ، وتطورت نظريتها الأساسية من الكهرومغناطيسية إلى ميكانيكا الكم.
انظر أيضًا: كيف يتصرف الضوء كأمواج
في نهاية هذا المقال أوضحنا أن الإجابة على السؤال هي ضوء جسيم أو موجة من خلال شرح نظرة عامة مفصلة للضوء وشرح كيف يتصرف الضوء كموجة وكجسيم وذكرنا تاريخ الدراسات والأبحاث حول طبيعة الضوء وسبب الخلاف بين العلماء حول طبيعة هذا الطيف الكهرومغناطيسي.