الضوء في الفيزياء
ولها العديد من الجوانب الفيزيائية الهامة وهي من الظواهر المهمة في الفيزياء والطبيعة ولها تعريفات عديدة وضعها علماء الفيزياء. وفي السطور القادمة سنتعرف أكثر على هذه التعريفات والمفاهيم وحقائق أخرى والكثير من المعلومات.
ما هو الضوء؟
يعد الضوء من أهم الظواهر الطبيعية. وقد تم تطوير هذه التعريفات من قبل الفيزيائيين قبل القرن التاسع عشر، ولكن في نفس الوقت تعددت التعريفات والمفاهيم، فتنوعت التفسيرات العلمية.
كان يُعتقد في العصور القديمة أن العين هي مصدر الضوء، لكن هذا غير صحيح. طور العلماء في الفيزياء نظرية انكسار الضوء، وهي النظرية التي تشرح كيف نرى الأشياء، بحيث ينعكس الضوء على شكل تموجات على سطح الأشياء ثم ينعكس مرة أخرى إلى العين، مما يسمح لنا برؤية الأشياء بوضوح.
النظرية الموجية للضوء ونظريات أخرى
هناك العديد من التفسيرات العلمية للضوء، منها فرضية كانت موجودة حتى عام 1678م، عندما اقترح الفيزيائي والفلكي الهولندي كريستيان هويجنز تفسير الضوء كنوع من الموجات، وهذه النظرية الموجية هي تفسير لظاهرتي انعكاس وانكسار موجات الضوء .
في عام 1801م، وضع العالم توماس يونغ نظرية لكشف موجات الضوء بحيث يتداخل الضوء وهذه النظرية تفسر بالتالي انخفاض وزيادة شدة الضوء وبالتالي فإن هذا التداخل يبين لنا أن موجات الضوء هي التفسير الصحيح للضوء.
من ناحية أخرى، في عام 1873م، نشر ماكسويل بحثًا عن الكهرباء والمغناطيسية، والذي بدوره يدعم النظرية الموجية للضوء، والتي يمكن استخدامها لحساب سرعة الضوء.
ما أهمية النظرية الموجية للضوء؟
تعتبر النظرية الموجية للضوء مهمة لدى الفيزيائيين لأنها تستطيع تفسير معظم الظواهر الضوئية، لكنها لا تستطيع تفسير بعض الظواهر المتعلقة بالضوء. وكانت لهذه النظرية أهمية كبيرة في القرنين التاسع عشر والعشرين، خاصة بعد إجراء الأبحاث عليها من قبل العلماء الذين أثبتوا صحتها أكثر من مرة.
ومن أهميتها ارتباطها بالظاهرة الكهروضوئية، وهي الظاهرة التي نرى من خلالها تفسير انطلاق إلكترون من سطح معدن معين عن طريق انبعاث موجات ضوئية.
ومن ناحية أخرى، وبناء على التجارب السابقة مع الظاهرة الكهروضوئية، فقد كانت هناك مؤشرات على فشل النظرية الموجية للضوء، حيث أن الطاقة الحركية لكل إلكترون لا تعتمد على شدة الموجات الضوئية الساقطة، بل على ترددها. من هذه الموجات.
ولذلك فإن عدد الإلكترونات المنبعثة من سطح المعدن يعتمد على شدة الضوء، وقد تم إثبات ذلك في القرن العشرين على يد ألبرت أينشتاين الذي استفاد من أبحاث ماكس بلانك حول تكميم الضوء والطاقة وشرح هذه النظرية بالتفصيل وحصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1921م.
شرح شامل وتعريف للضوء
هناك تعريفات ومفاهيم كثيرة، ولكن هناك شرح شامل يمكن أن نجده لفهم كيان النور. عادة، الضوء هو تعبير عن الإشعاع الكهرومغناطيسي، والذي يمثله جزء كامل من الطيف الكهرومغناطيسي.
ومن ناحية أخرى فإن هذا الطيف هو الجزء الذي يؤثر على عين الإنسان وبالتالي نرى الضوء. ما يسمى بالطول الموجي هو أحد أجزاء موجات الضوء التي تسقط على الأجسام.
ويتراوح الطول الموجي من حوالي 700 نانومتر، والطول الموجي 400 نانومتر، ويرجع ذلك إلى القوانين التي تحكم هذا الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي. ولذلك، وبحسب العلماء، فإن سرعة الضوء يمكن قياسها بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية نفسها وتبلغ حوالي 300 ألف كيلومتر في الثانية.
وقد أثبت العلماء هذه النظرية بأن ضوء الشمس هو أكبر مصدر للطيف الكهرومغناطيسي على الأرض، لذلك يمكن استخدام هذا الضوء والطاقة دون استثناء في الأنشطة اليومية لنا وللكائنات الحية على كوكب الأرض.
ما هي أهم خصائص الضوء؟
الموجات الضوئية أو الكهرومغناطيسية لها خصائص عديدة. أولا، دعونا نفهم طبيعة الموجات الكهرومغناطيسية. هي موجات تنشأ من تعامد المجالين المغناطيسي والكهربائي وتنتشر بشكل عمودي على اتجاه تذبذب المجالين الكهربائي والمغناطيسي.
وأهم الميزات هي:
- الطول الموجي: هو المسافة بين قمتين متتاليتين. ولذلك يتم قياس الطول الموجي بوحدات الطول ويستخدم لقياس الطول الموجي.
- الزمن الدوري: هو الزمن اللازم لمرور الموجة الضوئية عبر نقطة ما. يتم قياسه بالثواني.
- التردد: وهو من أهم خصائص الضوء. هو معدل تكرار الموجة الضوئية والذي يرتبط بسرعة الموجة الضوئية وطولها حسب العلاقة التالية: h= TD × lect.
- السعة: إحدى خصائص الضوء التي تؤثر على طول الموجة الضوئية، والتي تتناسب طردياً مع اتساعها، أي المسافة بين قمة الموجة وقاعها ونقطة الصفر التي تختفي عندها موجة الضوء.
- سرعة انتشار الموجة الضوئية: هي من الخصائص المهمة التي تتحرك بها الموجة سواء كانت في الفراغ أو الوسط أو المجال. إنها السرعة التي تجدد بها الموجة نفسها بوحدات السرعة.
- طاقة الموجات الضوئية: هي إحدى الخصائص المهمة للضوء. إنها طاقة انتشار الموجة التي يتناسب انتشارها مع مربع التردد الزاوي ومربع السعة.
هناك العديد من التفسيرات والنظريات المهمة في الفيزياء للضوء، وقد تعرفنا على العديد من الجوانب المهمة لهذه النظريات من خلال السطور السابقة. يعتبر الضوء من أهم الظواهر في الفيزياء، وقد حاولنا تقديم هذه النظريات بشكل مبسط. بطريقة مفصلة.
