الضوء
الضوء شكلٌ من أشكال الطاقة من حولنا، يسير بسرعةٍ فائقة تبلغ 280 ألف كم/الثانية، أي إنّه يقطع في السنة الواحدة 9000 مليار كيلومتر، وهذا ما يُعرف بالسنة الضوئية. كان العالم نيوتن هو أوّل من بحث في مكوّنات الضوء وماهيته؛ حيث افترض أنَّ الضوء عبارة عن سيلٍ من الجُسيمات المادية الدقيقة، ولقد استطاع بذلك أن يُفسّر الظّواهر الضوئية التي كانت مَعروفةً حينذاك، ثمّ جاء العالم هيوجين الذي قال بأنَّ الضوء عبارة عن تموّجات تُشبه تلك التي تنشأ على سطح المياه عندما نرمي فيها حجر.
تعريف الفوتونات
الفوتونات أجسام أوليّة حاملة للقوة الكهرومغناطيسية، وللفوتونات خاصيّة ازدواجية الموجة والجسيم، كما يُمكن للفوتون الواحد أن ينكسر بواسطة العدسات، ومن الممكن أن يتصرّف كجسيم ليُعطي نتائج مُحدّدة عند قياس وتَحديد موضعه، ويتميّز بكونه معدوم الكتلة في حالة السكون، ومعدوم الشحنة الكهربائية، بالإضافة لكونه يتنقّل في الفراغ.
الخاصية الازدواجية للضوء
تتكوّن المَوجات من قممٍ وقيعان، وفي حال تقابلت موجتان بحيث تتطابق القمة مع القمة، والقاع مع القاع، فإنّنا نَحصل على موجة أكبر ذات قمم أعلى وقيعان أعمق، وهذا ما يُسمّى بالتداخل البنّاء وفقاً لظاهرة حيود الضوء، أمّا إذا تقابلت الموجتان بحيث تقابلت القمة الأولى مع القاع الثانية فسوف تتلاشى الموجتان، وهذا ما يُسمّى بالتداخل الهدّام، وينشأ عن ذلك الظلام.
تنطبق هذه الأحوال الموجيّة على الضوء تماماً مما يُشكّك في نظرية نيوتن، وإذا رفضنا نظرية نيوتن رفضاً تامّاً فإنّنا نفترض أنّ للضوء طبيعةٌ موجيةٌ بحتة، وهذا الافتراض لم تثبته التجارب على أرض الواقع أيضاً، ولقد أظهرت التّجارب أنَّه عند اصطدام الضوء بسطح خلية كهروضوئية تتولّد بذلك الاصطدام طاقة كهربائية ناتجة عن طاقة حركة الفوتونات، أي إنّ الضوء ينبعث على هيئة حُزَمٍ صغيرة تُدعى الفوتونات، ويُمكن دراستها باعتبارها جسيماتٍ دقيقةٍ أوموجات، وتُسمّى هذه الخاصية بازدواجيّة موجة الجسيمات.
خصائص الضوء
- الخصائص الهندسية: كأن يسير الضوء في خطوطٍ مستقيمة، أي إنّه ينتشر في الفراغ بشكلٍ مُستقيمٍ، وبحزم عموديةٍ، ويطلق على اتجاه سير الضوء اسم: الشعاع الضوئي، وهو ما يُعرف بمبدأ فيرما: أي إنَّ الضوء يسلك أقصر الطرق للوصول، وأقصر الطرق للوصول هو الخط المستقيم، ومن الخصائص الهندسية أيضاً: الانعكاس، والانكسار، والتّشتت.
- الخصائص الموجية: مثل التداخل، والحيود، والاستقطاب، والانكسار.
- استقلالية الأشعة: وتظهرعندما تتقاطع الأشعة الضوئية، بحيث لا يؤثر أحدها على الآخر، بل يواصل كلٌ منها السير في اتجاهه دون أن يتأثر بالآخر.
