كيف يسلك الضوء سلوك الموجات
الضوء
في علم الفيزياء، يعرف الضوء على أنه إشعاع كهرومغناطيسي مرئي للعين البشرية، وهو المسؤول عن حاسة الإبصار ويساعد الإنسان على رؤية الأشياء. يسقط الضوء على الأشياء وينعكس على العين ليمكن الإنسان من الرؤية. وقد نجح علماء الفيزياء في تحليل الخصائص الفيزيائية المرتبطة بالضوء، مثل الشدة واتجاه الانتشار والتردد والطيف وسرعته في الفراغ.
كيف يسلك الضوء سلوك الموجات
هناك الكثير من النظريات المتعلقة بالضوء التي اجتازت العديد من المراحل والتجارب والأدلة قبل أن يتم الإعلان عنها، بما في ذلك النظرية التي تتعلق بطبيعة الضوء وأصله وما إذا كان يتحرك على شكل موجة أم جسيمات. وقد أثبتت النظريات أن الضوء يتمتع بكلا الطبيعتين، إذ يتصرف بشكل يؤدي إلى تشكيل موجات قابلة للانكسار والانعكاس، كما ينحرف ويتداخل بنفس الطريقة التي تخضع لها أي موجة. استندت هذه التفسيرات بشكل كبير على تأثير دوبلر. وتوجد العديد من النظريات التي تفسر كيف يتصرف الضوء على شكل موجات:
- عندما تصطدم الموجات بعائق في طريقها، تنعكس وترتد، ومن الخصائص الهامة للانعكاس هي أن زاوية سقوط الضوء تساوي دائمًا زاوية الانعكاس، ويمكن رؤية مثال واضح على ذلك في تشكل الموجات الدائرية على سطح الماء، ويمكن القول إن سلوك الضوء الانعكاسي هو مؤشر على طبيعته الموجية.
- يحدث الانكسار عندما تنتقل موجات الضوء من وسط إلى آخر وتعيق حركتها شيء ما في طريقها، مما يؤدي إلى تغيير مفاجئ في اتجاهها. وبالنسبة لاتجاه الانكسار، فإنه يتوقف على السرعة النسبية لكل وسط، إذا كانت الموجة تنتقل من وسط بسرعة بطيئة إلى وسط بسرعة أكبر، فستنكسر الموجة، ولكن مقدمتها ستنحني إذا مرت من وسط بسرعة أكبر إلى وسط بسرعة أبطأ. ويجدر بالذكر أن القواعد التي تنطبق على انكسار الضوء تنطبق أيضًا على موجات الماء والصوت.
- يشير مصطلح الحيود إلى تغير اتجاه الموجات الضوئية عند عبورها حاجزًا أو شيئًا ما، حيث يتسبب الحاجز في حجب الضوء وتشكل ظل خلفه، ويصبح حافة هذا الظل غير واضحة المعالم.
الطول الموجي
الطول الموجي يعني المسافة بين نقطتين متناظرتين في الموجات المتتالية، وتسمى النقطة العلوية في الموجة (القمة)، والنقطة السفلية (القاع). ويمكن تعريف الطول الموجي كمسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين. وبالنسبة للعين البشرية، يمكن رؤية الأطوال الموجية التي تتراوح بين (400-700) نانومتر وذلك بفضل اكتشاف العالِم كريستيان هوجينز للطبيعة الموجية للضوء في أواخر القرن السابع عشر.
