كيف يسلك الضوء سلوك الموجات

كيف يتصرف الضوء مثل الأمواج هو أحد الأسئلة العديدة التي طالما أثيرت في العلوم النظرية ، وجهود العلماء المضنية لتفسيرها وتقديم إجابات شاملة عنها وغيرها من الملاحظات الطبيعية قد آتت أكلها بالكامل ، وهذا ما سنناقشه لاحقًا في هذه المقالة.

الضوء

يُعرف الضوء في الفيزياء بالإشعاع الكهرومغناطيسي المرئي للعين البشرية ، وهو المسؤول عن حاسة البصر ، ويحتاجه الإنسان ليرى الأشياء من حوله. يرتبط بالضوء مثل الشدة واتجاه الانتشار والتردد والطيف والسرعة في الفراغ.

كيف يتصرف الضوء كموجات؟

من المهم أن نعلم أن العديد من النظريات المتعلقة بالضوء مرت برحلة شاقة من التفنيد والإثبات قبل أن يصل إلينا ، بما في ذلك السؤال المتكرر حول ماهية الضوء وأصله إذا كان موجة أو تيار من الجسيمات ، و حقيقة أن لها طبيعتين كما تتصرف تؤدي إلى تكوين الموجات وهي أيضًا قابلة للانعكاس وحرارية ، وتنحرف وتتدخل بنفس الطريقة التي تمر بها أي موجة ، ويُعزى الفضل في تحقيق ذلك إلى تأثير دوبلر ؛ وهو ما يفسر التغير الظاهري في التردد في الطول الموجي للموجات ، وهناك مجموعة من السلوكيات المتعلقة بالضوء يجب أن نذكرها لمزيد من الشرح في هذا الصدد:

• الانعكاس: تنعكس الأمواج أو ترتد عندما تواجه عقبة في طريقها. من أهم خصائص الانعكاس أن زاوية سقوط الضوء تساوي دائمًا زاوية الانعكاس. مثال واضح على ذلك يمكن اعتباره موجات مائية دائرية على السطح. يمكننا القول أن السلوك الانعكاسي للضوء هو دليل على طبيعته الموجية.
• الانكسار ، حيث تتعرض موجات الضوء للانكسار عندما تنتقل من وسط إلى آخر ، وعندما يتدخل شيء ما في مسارها ويعيق حركتها ، يحدث تغيير مفاجئ يسبب الانكسار. أما بالنسبة لاتجاه الانكسار ، فهو مرتبط بالسرعة النسبية لكلا الوسطين ؛ حيث تنكسر الموجة عندما تعبر من وسط تكون سرعته بطيئة إلى وسط تكون سرعته كبيرة ، لكن مقدمتها تنحني إذا مرت من وسط تكون سرعته كبيرة إلى وسط آخر تكون سرعته بطيئة. ، وتجدر الإشارة إلى أن القواعد الرياضية التي يخضع لها انكسار الضوء هي نفسها التي تخضع لها موجات الماء والموجات الصوتية.
• الانعراج ، والذي يتضمن تغيير اتجاه الموجات عندما تمر حول حاجز يعيق مسارها أو شيء ما ، حيث أن هذا الحاجز سوف يحجب الضوء ويتسبب في تكوين ظل خلف الحاجز ، وستكون حوافه غير واضحة للغاية.

طول الموجة

وهي من أهم خصائص الضوء المرتبطة بهذا المقال ، حيث تتشكل الموجات بواسطة الطاقة الكهرومغناطيسية التي تدفعها للتحرك لأعلى ولأسفل وفي زوايا مختلفة تحدد شكلها النهائي ، كما أنها تتأرجح بشكل عمودي مع الاتجاه من حركة الموجة الضوئية ، ويتم تعريف الطول الموجي على أنه المسافة بين نقطتين متماثلتين في الموجات المتتالية ، وتسمى النقطة العليا في الموجة (الذروة) ، بينما تسمى النقطة في الأسفل (القاع) وفي تعريف آخر ، الطول الموجي هو المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين ، وبالنسبة لأعيننا البشرية ، يمكننا أن نرى أطوال موجية تتراوح من (400-700) هي جزء من المليار من المتر. يعود الفضل إلى كريستيان هيغنز في تأسيس الطبيعة الموجية للضوء لأول مرة في أواخر القرن السابع عشر.

في الختام ، من المهم التأكيد على خاتمة مقالتنا ، حيث يتصرف الضوء مثل الموجات ذات الأطوال الموجية الخاضعة للانعكاس والانكسار والحيود ، وهناك العديد من التطبيقات الحياتية لموجات الضوء مثل موجات الراديو وأشعة جاما المستخدمة في المجال الطبي على نطاق واسع وغيرها.