هل الضوء جسيم ام موجة

هل الضوء جسيم أم موجة؟ ، حيث يعتبر الضوء أحد أنواع الإشعاع في الطيف الكهرومغناطيسي، والضوء هو أساس عملية الرؤية للأجسام، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن الضوء، وسنشرح ما هي طبيعة الضوء وهل يعتبر جسيما أم موجة.

ما هو الضوء في الفيزياء

الضوء (بالإنجليزية: Light) هو أحد أنواع الطيف الكهرومغناطيسي، وهو المسؤول عن عملية الرؤية في الكائنات الحية، لأن هذا الطيف يكون مرئياً للعين البشرية ومعظم عيون الحيوانات والكائنات الحية، ويكون مرئياً يعرف الضوء عادة بأنه يمتلك أطوال موجية في حدود 400 نانومتر إلى 700 نانومتر حيث يقع هذا الطيف المرئي بين الأشعة تحت الحمراء، التي لها أطوال موجية أطول من الضوء، والأشعة فوق البنفسجية، التي لها أطوال موجية أقصر من الضوء، ويتميز ذلك الضوء بـ الشدة، واتجاه الانتشار، والتردد أو طيف الطول الموجي، والاستقطاب، حيث أن هذه الخصائص هي التي تميز الضوء الأقوى عن الضوء الأضعف.

وفي الواقع تبلغ سرعة الضوء في الفراغ حوالي 299,792,458 مترًا/الثانية، وهذه السرعة هي أعلى حد للسرعة في الكون وفقًا للنظرية النسبية لأينشتاين، وبالتالي فإن سرعة الضوء هي إحدى الثوابت الأساسية في الطبيعة، لكن سرعة الضوء تتأثر بطبيعة المادة التي ينتقل من خلالها، والتي تسمى بالوسط. بمعنى آخر، سرعة الضوء تكون أقل في الماء أو حتى الزجاج بالنسبة لسرعة الضوء في الفراغ، و وعلى عكس الصوت، لا يحتاج الضوء إلى وسط للانتقال من مكان إلى آخر.

أنظر أيضا: معلومات مهمة عن نظرية سرعة الضوء

هل الضوء جسيم أم موجة؟

يمتلك الضوء الخاصيتين معًا ليجعله موجة أو جسيمًاقد يبدو هذا غريباً بعض الشيء، ولكن هذا ما تم إثباته في التجارب العلمية على الضوء، حيث أكد أينشتاين أن الضوء هو جسيم يسمى الفوتون، وأن تدفق الفوتونات عبارة عن موجة، والطبيعة المزدوجة للضوء كموجة. وقد تم إثبات الجسيم والموجة في التجارب العلمية الحديثة. وقد جاءت هذه الفكرة إلى أينشتاين من خلال تجاربه على الضوء.

أجرى الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين بحثاً عن التأثير الكهروضوئي، ووجد أن الإلكترونات تطير من سطح معدني معرض للضوء، ولاحظ أينشتاين أن طاقة الإلكترونات أو الإلكترونات الضوئية التي تخرج من المعدن لا تتغير سواء كان الضوء ضعيفاً أو قوياً، أنا. وذلك الضوء عبارة عن موجة، إذ إذا كان الضوء موجة فإن الضوء القوي يجب أن يتسبب في خروج الإلكترونات الضوئية بقوة كبيرة، ومن الأمور المحيرة الأخرى في التجربة كيف تتضاعف الإلكترونات الضوئية عند تطبيق ضوء قوي، ولذلك أوضح أينشتاين التأثير الكهروضوئي بقوله أن الضوء في حد ذاته جسيم، ولهذا حصل على جائزة نوبل في الفيزياء، ومن خلال أعمال ماكس بلان، إروين شرودنغر، ألبرت أينشتاين، بول ديراك، لويس دي برولي، آرثر كومبتون، نيلز بور وعلماء آخرون، فإن النظرية العلمية الحالية ترى أن للضوء طبيعة مزدوجة كموجة جسيمية.

أنظر أيضا: أبحاث حول الطاقة الضوئية والكمية

تاريخ دراسة طبيعة الضوء

في الواقع، وراء السؤال عما إذا كان الضوء جسيمًا أم موجة، هناك تاريخ طويل من الدراسات والأبحاث والنظريات العلمية، وقد اختلف العلماء سابقًا حول طبيعة الضوء، وفيما يلي ملخص لتاريخ الضوء: دراسات طبيعة الضوء وهي كما يلي:

طبيعة الضوء عند نيوتن

حوالي عام 1700م، استنتج السير إسحاق نيوتن أن الضوء عبارة عن مجموعة من الجسيمات، وأن سبب اعتقاد نيوتن أن الضوء جسيم هو أن الضوء كان يسير في خط مستقيم، وقد ذكر الفيزيائي الإنجليزي السير إسحاق نيوتن، المعروف بـ أدرك قانون الجاذبية العالمي أن الضوء له خصائص مشابهة للتردد، 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 عند جريمالدي وهيجنز

تم اقتراح النظرية الموجية، التي تؤكد أن الضوء موجة، في نفس الوقت تقريبًا الذي تم فيه اقتراح نظرية الضوء لنيوتن. اكتشف الفيزيائي الإيطالي فرانشيسكو ماريا غريمالدي ظاهرة حيود الضوء وأشار إلى أنها تشبه سلوك الأمواج. بعد ذلك، أسس الفيزيائي الهولندي كريستيان هويجنز النظرية الموجية للضوء. وأعلن مبدأ هيغنز للضوء.

طبيعة الضوء عند فريسنل ويونغ

وبعد حوالي 100 عام من زمن نيوتن، اعتقد الفيزيائي الفرنسي أوغستين جان فريسنل أن الضوء موجة، وأن موجات الضوء لها طول موجي قصير جدًا، وفي عام 1815م ابتكر قوانين فيزيائية لانعكاس الضوء وانكساره أيضًا، وافترض أن الفضاء مملوء بوسط يعرف بالأثير لأن الموجات تحتاج إلى وسط حامل.

طبيعة الضوء عند ماكسويل

النظرية التالية للضوء قدمها عالم الفيزياء الاسكتلندي جيمس كليرك ماكسويل، حيث تنبأ بوجود موجات كهرومغناطيسية لم يتأكد وجودها قبل ذلك الوقت، ومن تنبؤاته جاء مفهوم الضوء كموجة، حيث اعتبر ماكسويل أن الضوء هي موجة من الموجات الكهرومغناطيسية، وفي عام 1861م قدم ماكسويل أربع معادلات للنظرية الكهرومغناطيسية، والتي تبين أن المجالات المغناطيسية والمجالات الكهربائية ترتبط ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض، وهذا أدى إلى إدخال مفهوم الموجات الكهرومغناطيسية ذات الموجات المرئية ضوء في ضوء البحوث.

طبيعة الضوء عند أينشتاين

وفي الواقع، اختفت نظرية الضوء كجسيم تماما حتى نهاية القرن التاسع عشر عندما أعادها ألبرت أينشتاين، حيث كان أينشتاين يعتقد أن الضوء هو جسيم يسمى الفوتون، وأن تدفق الفوتونات عبارة عن موجة، وكان يعتقد أن الضوء جسيم يسمى الفوتون. كما أكد أن الفوتونات لها طاقة تساوي تردد التذبذب المستمر في بلانك، وأن طاقة الفوتون هي ارتفاع تردد التذبذب، أما شدة الضوء فهي كمية الفوتونات. حاليًا، تم إثبات الطبيعة المزدوجة للضوء كجسيم وموجة، وتطورت نظريته الأساسية من الكهرومغناطيسية إلى ميكانيكا الكم.

أنظر أيضا: كيف يتصرف الضوء كموجات؟

وفي ختام هذا المقال عرفنا الإجابة على سؤال. هل الضوء جسيم أم موجة؟كما قمنا بشرح نبذة تفصيلية عن الضوء، بالإضافة إلى شرح كيفية تصرف الضوء كموجة وكجسيم، وذكرنا تاريخ الدراسات والأبحاث حول طبيعة الضوء، وسبب اختلاف العلماء حول طبيعة هذا المجال الكهرومغناطيسي.