هل الضوء جسيم أم موجة ؟، حيث الضوء هو أحد أنواع الإشعاع في الطيف الكهرومغناطيسي ، والضوء هو أساس عملية الرؤية في الأجسام ، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن الضوء ، وسنتحدث عن الضوء. شرح ماهية الضوء وهل هو جسيم أم موجة.
ما هو الضوء في الفيزياء
الضوء هو أحد أنواع الطيف الكهرومغناطيسي ، وهو المسؤول عن عملية الرؤية في الكائنات الحية ، لأن هذا الطيف مرئي للعين البشرية ومعظم عيون الحيوانات والكائنات الحية ، وعادة ما يُعرف الضوء المرئي بأن له أطوال موجية في نطاق 400 نانومتر إلى 700 نانومتر ، يقع هذا الطيف المرئي بين الأشعة تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية الأطول من الضوء ، والأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية الأقصر للضوء ، ويتم تمييز الضوء من حيث الكثافة واتجاه الانتشار والتردد أو طيف الطول الموجي والاستقطاب ، فهذه الخصائص هي التي تميز الضوء الأقوى عن الضوء الأضعف.
في الواقع ، تبلغ سرعة الضوء في الفراغ حوالي 299792458 مترًا في الثانية ، وهذه السرعة هي الحد الأعلى للسرعة في الكون وفقًا لنظرية النسبية لأينشتاين ، وبالتالي فإن سرعة الضوء هي أحد الثوابت الأساسية لـ الطبيعة ولكن سرعة الضوء تتأثر بطبيعة المادة التي تنتقل من خلالها والتي تسمى الوسيط بمعنى آخر تكون سرعة الضوء أقل في الماء أو حتى في الزجاج بالنسبة لسرعة 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؟
للضوء خاصيتين معًا ليجعله موجة أو جسيمًا ، وقد يبدو هذا غريبًا بعض الشيء ، ولكن تم إثبات ذلك في التجارب العلمية على الضوء ، حيث أكد أينشتاين أن الضوء عبارة عن جسيم يسمى الفوتون ، وأن تدفق الضوء هو جسيم يسمى الفوتون. الفوتونات عبارة عن موجة ، وقد أثبتت الطبيعة المزدوجة للضوء كجسيم وموجة في التجارب العلمية الحديثة ، وجاءت هذه الفكرة لأينشتاين من خلال تجاربه على الضوء.
أجرى الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين بحثًا عن التأثير الكهروضوئي ، ووجد أن الإلكترونات تطير من سطح معدني معرض للضوء. هذا الضوء عبارة عن موجة ، لأنه إذا كان الضوء عبارة عن موجة ، فيجب أن يتسبب الضوء القوي في خروج الإلكترونات الضوئية بقوة كبيرة ، وهو أمر محير آخر في التجربة كيف تتكاثر الإلكترونات الضوئية عند تطبيق ضوء قوي ، لذلك أوضح أينشتاين التأثير الكهروضوئي بالقول إن الضوء نفسه هو جسيم ، وهذا هو سبب فوزه بجائزة نوبل في الفيزياء ، ومن خلال عمل ماكس بلان ، وإروين شرودنغر ، وألبرت أينشتاين ، وبول ديراك ، ولويس دي بروجلي ، وآرثر كومبتون ، ونيلز بور ، و علماء آخرون ، ترى النظرية العلمية الحالية أن الضوء له طبيعة مزدوجة كجسيم. والموجة.[2]
انظر أيضًا: البحث عن الضوء والطاقة الكمومية
تاريخ دراسة طبيعة الضوء
في الواقع ، وراء السؤال حول ما إذا كان الضوء جسيمًا أم موجة ، كان هناك تاريخ طويل من الدراسات والأبحاث والنظريات العلمية. اختلف العلماء سابقًا في طبيعة الضوء. فيما يلي ملخص لتاريخ دراسات طبيعة الضوء ، وهو كالتالي:[3]
طبيعة ضوء نيوتن
منذ حوالي عام 1700 م ، خلص السير إسحاق نيوتن إلى أن الضوء عبارة عن مجموعة من الجسيمات ، والسبب في اعتقاد نيوتن بأن الضوء جسيم ، هو أن الضوء كان يسير في خط مستقيم ، والفيزيائي الإنجليزي السير إسحاق نيوتن ، المعروف عنه قانون الجاذبية العام ، للضوء خصائص تشبه التردد ، عندما تم استخدام المنشور لتقسيم ضوء الشمس إلى الألوان المكونة له. ومع ذلك ، فقد اعتقد أن الضوء كان جسيمًا لأن محيط الظلال الناتج عن الضوء كان حادًا وواضحًا للغاية.
طبيعة الضوء حسب Grimaldi و Higgins
تم اقتراح نظرية الموجة ، التي تؤكد أن الضوء عبارة عن موجة ، في نفس الوقت تقريبًا مع نظرية نيوتن للضوء ، حيث اكتشف الفيزيائي الإيطالي فرانشيسكو ماريا جريمالدي ظاهرة حيود الضوء وأشار إلى أنها تشبه سلوك الموجات ، ثم قام الفيزيائي الهولندي كريستيان هيغنز بتأسيس نظرية الموجة للضوء وأعلن مبدأ هيغنز 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 اخترع قوانين فيزيائية لانعكاس وانكسار الضوء أيضًا. تحتاج الأمواج إلى وسيط.
طبيعة الضوء حسب ماكسويل
قدم الفيزيائي الاسكتلندي جيمس كليرك ماكسويل النظرية التالية حول الضوء ، الذي تنبأ بوجود موجات كهرومغناطيسية لم يتم تأكيد وجودها قبل ذلك الوقت ، ومن تنبؤاته جاء مفهوم الضوء كموجة ، حيث اعتبر ماكسويل ذلك الضوء. هي موجة من الموجات الكهرومغناطيسية ، وفي عام 1861 م قدم ماكسويل أربع معادلات للنظرية الكهرومغناطيسية ، والتي تبين أن المجالات المغناطيسية والمجالات الكهربائية وثيقة الصلة ببعضها البعض ، وهذا أدى إلى إدخال مفهوم الموجات الكهرومغناطيسية مع الضوء المرئي في بحث خفيف.
طبيعة الضوء لأينشتاين
في الواقع ، اختفت نظرية الضوء كجسيم تمامًا حتى نهاية القرن التاسع عشر عندما أعادها ألبرت أينشتاين ، حيث اعتقد أينشتاين أن الضوء عبارة عن جسيم يسمى الفوتون ، وأن تدفق الفوتونات هو موجة ، وأيضًا أكد أن الفوتونات لها طاقة مساوية للتردد الثابت للتذبذب في بلانك ، وأن طاقة الفوتون هي ارتفاع تردد التذبذب ، بينما شدة الضوء هي كمية الفوتونات ، وفي الوقت الحاضر الطبيعة المزدوجة للضوء كجسيم وقد تم إثبات وجود موجة ، وتطورت نظريتها الأساسية من الكهرومغناطيسية إلى ميكانيكا الكم.
انظر أيضًا: كيف يتصرف الضوء مثل الأمواج؟
في ختام هذا المقال عرفنا إجابة السؤال ، هل الضوء جسيم أم موجة ، وقد شرحنا نظرة عامة مفصلة عن الضوء ، بالإضافة إلى شرح كيف يتصرف الضوء كموجة وكجسيم ، و ذكرنا تاريخ الدراسات والبحوث حول طبيعة الضوء ، وسبب اختلاف العلماء حول طبيعة هذا الطيف الكهرومغناطيسي.