الفيزياء

ظاهرة الضوء: تفسيرها وأهميتها

1997 عجائب الضوء والمادة تجريباً وتأويلاً

KFAS

ظاهرة الضوء الفيزياء

سنبدأ بالضوء . إن أول شيء اكتشفه نيوتن ، عندما بدأ يهتم بالضوء، هو أن الضوء الأبيض مزيج من عدة ألوان .

وبوساطة موشور زجاجي حلل الضوء الأبيض إلى ألوان شتى ؛ ثم فصل حزمة من لون معين – ولنقل الأحمر ، مثلا – أسقطها على موشور آخر ،  فرأى أن هذا اللون لم يمكن تحليله إلى مجموعة ألوان أخرى ، بل بقي أحمر . فاستنتج أن الضوء الأبيض مزيج من ألوان مختلفة كل منها لون صاف ، أي غير قابل للتحليل .

( الواقع أن الضوء ذا اللون الصافي يمكن أيضا تجزئته ، لكن بطريقة مختلفة ، إلى ضوئين من اللون نفسه ، يقال أنهما  " مستقطبان Polarized " بشكلين مختلفين .

لكن هذا الجانب من الضوء غير جوهري لهفم الإلكتروديناميك الكمومي ،  ولن أهتم به ،  ولو كان ذلك يجعل شرح النظرية  ناقصاً بعض الشيء ، ولن يؤثر هذا التبسيط على تفهم ما سأقوله لكم . لكنني حريص على أن أذكر ما أهمله في كل مرحلة ) .

عندما أتكلم عن ((الضوء))  فإن كلامي لا يقتصر على الضوء المرئي فحسب، المتدرج من الأحمر إلى الأزرق . ذلك أن الضوء الذي نراه ليس سوى جزء صغير من طيف واسع جداً ،  على غرار ما نعمل أن سُلَّم (طيف) الأصوات يمتد خارج السلّم الموسيقي من طرفيه كليهما .

 

وكل  ((نغمة))  من ((سلم الأنغام الضوئية)) تتعين بعدد خاص بها اسمه التواتر Frequency (يسميه بعضهم تردداً ، والمذيعون ذبذبة) . ومع تزايد التواتر يتغير لون الضوء المرئي من الأحمر إلى البرتقالي فالأصفر فالأخضر فالأزرق فالبنفسجي، ثم إلى ما نسميه فوق البنفسجي وهو ضوء لا نراه ، لكنه يؤثر في بعض أفلام التصوير ؛ فهو أيضا ضوء ذو تواتر أعلى من أن تتحسس به العين البشرية .

( لنطأطئ إذا من غلوائنا : فما نستطيع أن نكتشفه بحواسنا، بعيوننا، ليس سوى جزء من هذا العالم!).

وإذا تزايد التواتر إلى أكثر من ذلك ندخل في مجال الأشعة السينية  X-rays، ثم أشعة غاما  gamma ، إلخ .

وإذا تناقص التواتر ، بدءا من الأحمر، ندخل في مجال ما نسميه تحت الأحمر ( أمواج الحرارة ،  وهي ضوء لا نراه أيضاً ، لكنه يؤثر في الأفلام الحساسة)، ثم أمواج التلفزيون والراديو.

وهذا كله عندي ((ضوء)) . لكنني ، في معظم الأمثلة التي أسوقها ، سأستخدم ضوءا أحمر صافيا ، ويجب أن لا تنسوا أن الإلكتروديناميك الكمومي نظرية تنطبق على الكيف الضوئي كله ،  وتحكم كل ما يحدث في أعماق تلك الظواهر.

 

كان نيوتن يعتقد أن الضوء مصنوع من جسيمات ،  وكان مصيباً ( رغم أن المحاكمات الفكرية التي قادته إلى هذه النتيجة كانت خاطئة ) .

ونحن اليوم على يقين من أن الضوء مصنوع من جسيمات، لأننا نملك أجهزة حساسة جدا تُصدر ((تكة)) كلما اخترقها شعاع ضوئي ، حتى ولو كانت شدته ضعيفة جدا : فالتكات هي هي ، لكن عددها يتناقص: فالضوء يشبه إذن قطرات المطر (وقطرات الضوء تسمى ((فوتونات)) ) ولقطرات كل لون معين من الضوء الصافي وحيد اللون ((مقاسات)) متساوية .

الواقع أن العين البشرية حساسة جدًا : إذ تكفي خمسة فوتونات أو ستة لتهييج خلية عصبية من شبكتيها كي ترسل إشارة كهربائية إلى الدماغ .

ولو كانت عملية التطور الحيوي قد استمرت إلى أبعد من ذلك ، بحيث تجعل العين ذات حساسية أكبر بعشر مرات ، لما احتجنا لهذه المناقشة ، لأننها كنا سنشعر بالضوء الصافي الضعيف جداً ، وذلك بشكل سلسلة ومضات قصيرة متقطعة وذات شدة واحدة .

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]
اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى