بحث عن التداخل والحيود

من بيننا ينكر فائدة النور لنا نحن البشر وجميع الكائنات الحية الأخرى، سواء كانت طبيعية أو اصطناعية، فإننا نعيش في إشراق الشمس نهارا ونور القمر والنجوم ليلا، ومصابيحنا وشعلاتنا التي نضيء بها. أنت تقرأ هذه المقالة الآن بفضل النور، لذا دعنا نسأل أنفسنا كما فعل العلماء القدامى ونحاول فهم النور وطبيعته وما إذا كان هو موجة أم جسيم. هذا هو موضوع مقالتنا

طبيعة الضوء

الضوء يعد واحدا من أهم أشكال الطاقة في الطبيعة المحيطة بنا، سواء كان هذا الضوء طبيعيا مثل الشمس أو القمر أو النجوم، أو اصطناعيا مثل مصابيح الإضاءة أو النار وغيرها، ولا يمكننا الاستغناء عنه تماما، إذ يعد الجزء المرئي الوحيد من الطيف الكهرومغناطيسي، ويتراوح طوله الموجي بين ٤٠٠ نانومتر في اللون البنفسجي و٧٠٠ نانومتر في اللون الأحمر، وتقع بينهما باقي الألوان

الضوء يعد من الأمور الأساسية في حياتنا، حيث نستمتع بضوء الشمس النهارية ونرى الأشياء من حولنا، ونستخدم المصابيح ليلا لإضاءة الظلام. ومع ذلك، الضوء يعد من الأمور الأكثر غموضا في العلوم، حيث يعتبر لغزا دائما يحاول العلماء الفيزيائيون في مختلف الأماكن وعبر العصور حله وفهمه بشكل أفضل

حتى اينشتاين لم يتمكن من فهم جوهر الضوء، على الرغم من أنه قد وضع نظريات لتفسير ما سيحدث للإنسان إذا سافر بسرعة الضوء، وتشير بعض النظريات إلى أن الضوء يتكون من موجات، بينما يشير نموذج أينشتاين الذي وضعه إلى أن الضوء يتصرف كجسيمات، التي نعرفها الآن بأنها الفوتونات، ولكن تتصرف الضوء في بعض التجارب وكأنه جسيمات، وفي تجارب أخرى يتصرف كموجة، ولذلك لا يزال الضوء أحد الأشياء الغامضة في العلوم

سرعة الضوء

تصل سرعة الضوء إلي 299792458  متراً لكل ثانية واحدة في الفراغ حيث إنها تعتبر أكبر سرعة مكتشفة حتى الآن، حيث إنك بهذه السرعة يمكنك الدوران حول الأرض في ثانية واحدة سبع مرات، واستطاع علماء إلي إبطاء  سرعة الضوء جدا إلي أن وصلت سرعته إلى سبعة عشر متراً عن طريق تمريرة في تكاثف بوز أينشتاين.

خصائص الضوء

يتميز الضوء بالعديد من الخصائص التي تؤثر على مظهره في حياتنا، ومن بين هذه الخصائص انكسار الضوء وتشتته وانحرافه وانعكاسه.

انكسار الضوء

تنحرف الأشعة الضوئية عندما تنتقل من وسط إلى وسط آخر مختلف، وتحدث عملية الانكسار في الفاصل بين الوسطين، وعندما ينتقل الضوء من الهواء إلى وسط آخر مثل الماء يحدث انكسار له.

تؤثر سرعة الوسيطين النسبية في اتجاه الانكسار، فعلى سبيل المثال، يختلف اتجاه الانكسار عندما يمر الضوء من الهواء إلى الماء مقارنة بعكس ذلك، وذلك بسبب تغير سرعة الضوء عند الانتقال من وسط سريع إلى وسط بطيء أو العكس. ويمكننا قياس قدرة الانحراف الناجم عن هذا التغير باستخدام عمليات رياضية إذا عرفنا سرعة الضوء وزاوية سقوطه وانكساره عند الانتقال بين الوسطين

انعكاس الضوء

يعتبر الانعكاس من أهم خصائص الموجات، وتتعرض جميع المواد للانعكاس، ويمكن رؤية انعكاس الضوء في الحياة اليومية عندما ينعكس الضوء على سطح المرآة، ويولد الصورة التي نراها في المرآة، وتشترك الموجات الضوئية وموجات الماء والصوت في خاصية أن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس

الحيود والانحراف

يشبه الانحراف الانكسار إلى حد ما، حيث تنحرف الموجة بتغيّر اتجاهها عند اصطدامها بعائق أو عند مرورها من خلال ثقب أو شق، فعلى سبيل المثال، فإن الموجات المائية لديها القدرة على الالتفاف حول العوائق والمنعطفات والمرور خلال الشقوق.

وصلنا إلى السؤال الأهم في هذا المقال: هل الضوء هو موجة أم جسيم؟

من السابق ذكره من خصائص وطبائع الضوء فإننا يمكننا القول والجزم بأن الضوء موجة ولكن كان هناك اختلاف قائم بين العلماء كنيوتين الذي كان يعتقد أنه سيول جسيمات مادية بالغة الدقة والصغر ولكن أتي العالم الهولندي المعاصر له برأي مخالف لنيوتن حيث انه اعتبر الضوء موجة فهو ينكسر كما تنكسر الموجات، هذا ما ايده فيه الطبيب الفيزيائي توماس يونج في بداية القرن التاسع عشر.

إذاً فقد سقطت نظرية نيوتين، ولكن الأمر لم ينتهي فعند إجراء تجربة بسيطة عن طريق تمرير الضوء بين ورقتين شفافتين ذو صفات استقطابية فانه سيمر ولكن عن ادارة الورقة الثانية بزاوية 90 درجة فإن الضوء في هذه الحالة لن يمر مما زاد تحير الفيزيائيون إلى أن توصل فرسنل إلى أن الضوء موجات عرضية تختلف عن موجات الصوت، مثال لذلك نجد أن موجات الصوت موجات طولية.

اكتشف أينشتاين أن الضوء يتكون من جسيمات دقيقة جدا تسمى الفوتونات وحصل على جائزة نوبل بسبب هذا الاكتشاف

أثار هذا الاكتشاف حالة من الجدل والتساؤل حول طبيعة الضوء، هل هو جسيم أم موجة؟ وظهرت بعد ذلك نظرية الكم التي تؤكد على طبيعة مزدوجة للضوء، حيث يتصرف كموجة في الفراغ ويتصرف كجسيم عندما يصطدم بجسم ما.