- ذات صلة
- بحث عن الضوء
- بحث عن الصوت
الضوء
تُستخدَم كلمة ضوء للتعبير عن الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يمكن أن تكتشفه العين البشرية، ويحدث على مدى واسع للغاية من الأطوال الموجية، من أشعة جاما بأطوال موجية أقل من حوالي 1 × 10 متر إلى موجات الراديو المقاسة بالأمتار، وهذا الذي يمثل جزءًا ضيقًا من كامل الطيف الكهرومغناطيسي، ويتراوح بين الطول الموجي 700 نانومتر للضوء الأحمر والطول الموجي 400 نانومتر للضوء البنفسجيّ، وكل ما ينطبق على الطيف الكهرومغناطيسي من قوانين ينطبق أيضًا على هذا الجزء، وعلى الأرض تُعدّ الشمس أكبر مصدر للطيف الكهرومغناطيسي كاملًا، وبهذا يمكن استغلال ضوء الشمس في العديد من نشاطات الحياة اليومية.[١]
الضوء وطاقة الكم
تتعامل ميكانيكا مع سلوك المادة والضوء على النطاق الذري ودون الذري، وتحاول وصف خصائص الجزيئات والذرات ومكوناتها ومراعاة خصائصها، والإلكترونات والبروتونات والنيوترونات وغيرها من الجزيئات الباطنية الأخرى، وتشمل هذه الخصائص تفاعلات الجسيمات مع بعضها البعض ومع الإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء والأشعة السينية وأشعة جاما، وغالبًا ما يبدو سلوك المادة والإشعاع على النطاق الذري غريبًا، ثم يصعب فهم نتائج النظرية الكمومية وتصديقها، وتتعارض مفاهيمها في الكثير من الأحيان مع مفاهيم المنطق السليم المستمدة من ملاحظات العالم اليومي، ويكون للإشعاع والمادة خصائص للجسيمات والأمواج، كما أن للإشعاع خواص تشبه الجسيمات وأن المادة لها خواص شبيهة بالموجة، وهي توفر قوة دافعة لتطوير ميكانيكا الكم، ويعتقد معظم علماء الفيزياء الذين تأثروا بنيوتن في القرن الثامن عشر أن الضوء يتكون من جزيئات يطلق عليها الجسيمات، فبدأت الأدلة تتراكم لنظرية موجة الضوء، والضوء مكون من فوتونات منطلقة في الفراغ، تلك الفوتونات عبارة عن نوع من أنواع الطاقة الإشعاعية تنشأ نتيجة قفز أحد الإلكترونات الموجودة في الذرة من مستوى أعلى لمستوى أقل، فيصدر الإلكترون طاقة إشعاعية لها موجة معينة تلك الموجة تكون على شكل تلك الفوتونات، ويحدث ذلك فقط بعد إثاره الإلكترون وتعريضه لنوع من أنواع الطاقة مثل الحرارة ، وبذلك تكمن العلاقة بين الضوء والطاقة فهما متلازمان ولا يفترقان، ودونهما تستحيل الحياة على الأرض.[٢]
طاقة الكم
ميكانيكا الكم هي مجموعة من النظريات الفيزيائية ظهرت في القرن العشرين، وذلك لتفسير الظواهر على مستوى الذرة والجسيمات دون الذرية، وقد دمجت بين الخاصية الجسيمية والخاصية الموجية ليظهر مصطلح ازدواجية الموجة - الجسيم، وبهذا تصبح ميكانيكا الكم مسؤولة عن التفسير الفيزيائي على المستوى الذري، كما أنها أيضًا تطبق على الميكانيكا الكلاسيكية، ولكن لا تظهر تأثيرها على هذا المستوى، لذلك ميكانيكا الكم هي تعميم للفيزياء الكلاسيكية لإمكانية تطبيقها على المستويين الذري والعادي، وسبب تسميتها بميكانيكا الكم يعود إلى أهميّة الكم في بنائها، وهو مصطلح فيزيائي يستخدم لوصف أصغر كمّية من الطاقة يمكن تبادلها بين الجسيمات، ويستخدم للإشارة إلى كميات الطاقة المحددة التي تنبعث بشكل متقطع، وليس باستمرار، وكثير ما يستخدم مصطلحي فيزياء الكم والنظرية الكمية كمرادفات لميكانيكا الكم، كما تقتصر الكميات على مجموعة طبيعية من القيم المنفصلة عندما تكون القيم مضاعفات أقل كمية ثابتة، ويشار إلى هذا المبلغ ككم من العناصر التي يمكن ملاحظتها، وبالتالي فإن ثابت بلانك h هو مقدار الفعل و (أي ، h / 2π) هو مقدار الزخم الزاوي أو الدوران.[٢]
خصائص الضوء
الضوء هو الطاقة التي تنتقل بسرعات لا تصدق في جميع أنحاء الكون، استفاد البشر من قوة الضوء من خلال النار، وبعد ذلك من خلال اختراع أجهزة الإضاءة مثل الشموع ومصابيح الغاز، ثم اختراع أول أشكال الضوء التي تعمل بالطاقة الكهربائية، والتي أحدثت ثورة في الوجود الإنساني، واليوم قوة الليزر هي الحزم شديدة التركيز من الضوء عالي الكثافة التي استخدمت في عدة عمليات جراحية، وقد أدرك اليونانيون أن الضوء ينتقل عبر الهواء في الأشعة، وهو مصطلح من الهندسة يصف ذلك الجزء من خط مستقيم يمتد في اتجاه واحد فقط عند دخول بعض الوسائط الأكثر كثافة؛ مثل الزجاج أو الماء، كما وضع اليونانيون القوانين الأساسية التي تحكم الانعكاس والإنكسار، أي أن في زاوية الانعكاس تكاد تكون زاوية الانعكاس مساوية تقريبًا لزاوية الانعكاس، وبعد حوالي 1500 عام من ذروة الحضارة اليونانية، أظهر الفيزيائي العربي الحسن ابن الهيثم ( 965-1039) أن الضوء يأتي من مصدر مثل الشمس، وينعكس من كائن إلى العينين، وبدأ التقدم في دراسات الضوء مع عصر النهضة (1300 - 1600.) ومع ذلك فإن الإنجازات العلمية الأكثر عمقًا في هذا المجال لا تخص العلماء، ولكن للرسامين الذين كانوا مفتونين بالألوان والتظليل والظلال وغيرها من خصائص الضوء.[٣]
ألوان الطيف الكهرومغناطيسي
وزعت الألوان عبر الطيف كما يلي: أحمر، برتقالي، أصفر، أخضر، أزرق، بنفسجي، ويعود السبب للطيف الكهرومغناطيسي، وهي مجموعة كاملة من الموجات الكهرومغناطيسية على توزيع مستمر مع مجموعة منخفضة للغاية من الترددات ومستويات الطاقة مع الطول الموجي اذا كان طويلًا أو قصيرًا، ويشمل الطيف الكهرومغناطيسي موجات الراديو والميكروويف وضوء الأشعة تحت الحمراء المرئية، والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما، ويحتل كل من هذه المواقع مكانًا محددًا على الطيف، لكن التقسيمات بينهما ليست ثابتة تمشيًا مع طبيعة الطيف، وبالإضافة إلى الألوان الأساسية الستة المذكورة أعلاه، وحدد نيوتن اللون السابع وهو النيلي، أي بين الأزرق والبنفسجي، في الواقع توجد مجموعة ملحوظة من الألوان بين اللون الأزرق والبنفسجي ولكن هذا بسبب تلاشي لون في لون آخر مع الطيف، وهناك عدم وضوح في الخطوط بين لون ولون، على سبيل المثال يوجد اللون البرتقالي في نقطة معينة على طول الطيف كما هو الحال مع اللون الأصفر، ولكن بينهما عدد غير محدود تقريبًا من البرتقالي والأصفر والبرتقالي الأصفر.[١]
