يتم البحث عن الضوء ومصادره بشكل كامل، ولا يمكن لنا أن نتخيل حياتنا اليومية بدون إضاءة، فالضوء هو نعمة عظيمة أنعم الله سبحانه وتعالى بها علينا، حيث وهبنا الضوء الطبيعي، وعلاوة على ذلك، توصل العلماء إلى طرق لإضاءة جميع الأماكن المحجوبة عن الضوء الطبيعي من خلال دراسة خصائص الضوء وأنواعه، ومن خلال هذه الدراسة اكتشفوا سرعة الضوء المذهلة، حيث إن الضوء هو أسرع شيء في الكون، وتم تقدير سرعته في الفراغ بنحو 186،282 ميل في الثانية، ويمكن متابعة هذا البحث في الموسوعة.
بحث عن الضوء ومصادره
تعريف الضوء
الضوء هو نوع من الموجات الكهرومغناطيسية، ويكون معدل الموجات متوسطًا بين موجات الراديو وأشعة جاما، وتكون وحدة قياس الضوء هي النانوميتر، وأصغر وحدة للضوء هي الفوتون التي تشكل أساس نظرية الكم للعالم ماكس بلانك.
الطريقة التي ينتقل بها الضوء
تنتقل الموجات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء عموديًا على بعضها البعض، ويكون اتجاه انتشار الموجة من جهة اليسار من موقعها.
وفقًا لنظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، فإن سرعة الموجة الثابتة في الفراغ تُقدر بمعدل 300000 كيلومتر في الثانية، وهي سرعة هائلة.
خصائص الضوء
الازدواجية
تعد ازدواجية الضوء وازدواجية المادة هي أساس نظرية الكم لماكس بلانك، حيث يتكون الضوء من بعض الجسيمات الصغيرة والموجات الكهرومغناطيسية .
يمكننا وفقًا لنظريات نيوتن وصف الضوء بواسطة البصريات الخطية وظواهر الموجة الضوئية، والتي تظهر دائمًا الحيود والتدخل.
استخدم علماء الفيزياء معادلات ماكسويل لوصف انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الفضاء، على الرغم من أن الضوء يظهر على شكل فوتونات الطاقة في النظرية الكمية، ويتم تحديد كمية الطاقة لكل فوتون وفقًا لحجمه.
القطبية
تُسمى هذه الخاصية القطبية الدائرية للضوء، وهي مضادة للخاصية السابقة؛ إذ تكون الخاصية السابقة ثابتة، ويمكن ربطها بالإلكترونات.
تدور الموجات الكهربائية حول الموجة الضوئية في هذه الظاهرة، ويتم استغلال هذه الخاصية في إنتاج “المستقطبات” التي تمنع الموجات الضوئية التي تحتوي على أقطاب خطية محددة، مثل الطريقة التي تعمل بها النظارات الشمسية؛ حيث تقلل من شدة الضوء المستقطب الصادر من الشمس والمصابيح المتوهجة.
تفسير هذه الخاصية في نظرية الكم يعتمد على فكرة أن الفوتونات تحمل دائمًا قيمتين مختلفتين هما 1 أو -1، وبالتالي يمكننا إنشاء مستقطب يحجب الفوتونات باستخدام تدوير القيمة السالبة وحجب الفوتونات ذات القيمة السالبة، مما يسمح فقط بمرور الفوتونات ذات القيمة الموجبة. كما يمكن استخدام هذه الخاصية في عملية التشفير، مما يجعل من الصعب فك التشفير.
تتمتع الإلكترونات بدوران مثل الفوتونات، ويكون دورانها بقيمة (-½) أو ½، وبذلك يمكن استخدام الإلكترونات لإنتاج تيار كهربائي قابل للتشكيل.
تفاعل الضوء مع المادة
أثبت أينشتاين أنه يمكن للمادة امتصاص الفوتونات التي تصطدم بها لتثير إلكتروناتها، إذا كانت تحتوي على كمية طاقة أعلى.
لن تتمكن أيًا كان عدد الفوتونات التي تتفاعل مع المادة من إثارة إلكترونات المادة وامتصاص الفوتونات، وهذا يعد دليلاً قويًا على وجود الفوتونات.
لا يمكن للفوتون أن يتم امتصاصه إلا بنقل كل طاقته إلى المادة التي يقع عليها، ونقل إلكتروناتها إلى مستوى طاقة أعلى؛ ليتم امتصاص الفوتون في المادة، وإذا لم يتم امتصاص الفوتون فإنه يمر من خلال المادة.
يتم انتاج الإلكترونات في المادة عندما يتم امتصاص الفوتونات، ويتمكن الفوتون من تغيير خصائص المادة. ويمكن للفوتونات نقل الإلكترونات بين مستويات الطاقة المختلفة، مما يتسبب في تغيير حالة المادة من الموصلة إلى غير الموصلة. يمكن استخدام هذه الخاصية الضوئية في إنتاج الليزر، الذي يعد أحدث تقنيات التكنولوجيا التي تم تطويرها.
المراجع
