الإشعاع الكهرومغناطيسي يتحرك في اتجاه معين ويستمر في هذا الاتجاه حتى يتفاعل مع المادة ويتسبب في انعكاسه أو تبعثره. على سبيل المثال، ضوء الشمس الذي يصل إلى سطح الأرض يتحرك في اتجاه موحد نسبيًا. نظرًا لأن الأرض بعيدة عن الشمس، فإن أشعة الشمس التي تصل إلى الأرض تكون متوازية مع بعضها البعض. وهذا يعني أنها تنتقل في نفس الاتجاه، ما يسمح لنا برؤية الضوء الساطع والدافئ للشمس. إلا أنه عندما يصطدم الضوء بالكائنات أو الأجسام، فإنه يتفاعل معها وينعكس أو يتبعثر في اتجاهات مختلفة.

هل الضوء جسيم أم موجة؟ سؤال حير علماء الفيزياء

الشدة والاتجاه هما خاصيتان أساسيتان للضوء. تفترض هذه الخصائص أن الضوء يتصرف كجسيم يتحرك في خط مستقيم. ومع ذلك، يجب أن نلاحظ أن الضوء في الواقع يظهر سلوكًا موجيًا أيضًا. وهذا يعني أنه يمكن للضوء أن ينحرف عن مساره المستقيم ويظهر ظواهر مثل الانكسار والانعكاس. عندما ينكسر الضوء عند مروره من وسط إلى آخر، يتغير اتجاهه باتجاه مختلف وفقًا لقوانين الانكسار. وعندما يصطدم الضوء بسطح معاكس، فإنه ينعكس عنه ويتغير اتجاهه بزاوية معينة. لذلك، على الرغم من أن الشدة والاتجاه هما خاصيتان أساسيتان للضوء، يجب أن نأخذ في الاعتبار أن للضوء سلوكًا موجيًا ويمكن أن يتحرك في اتجاهات غير مستقيمة.

تجربة الشق المزدوج

في بداية القرن العشرين، اكتشف العالم الإنجليزي توماس يونج من خلال تجربة الشق المزدوج أن الضوء يمكن أن يتصرف كموجة أيضًا. تضمنت التجربة وجود مصدر ضوء معروض أمام سلسلة من الشاشات التي تحتوي على شقوق رأسية مقطوعة فيها. وقد أظهرت هذه التجربة أن الضوء يمكن أن يمر عبر هذه الشقوق ويتصرف على شكل أمواج. وهذا الاكتشاف كان مهمًا جدًا في فهم طبيعة الضوء وتفسيرها. فقد أثبتت هذه التجربة أن الضوء ليس فقط جسمًا جسديًا يتحرك في خط مستقيم، بل يمكن أن يكون له سلوك موجي ويمكن أن يتداخل ويظهر ظواهر غريبة.

الطول الموجي والتردد

ويطلق على الإشعاع الكهرومغناطيسي، المعروف أيضًا بالضوء، اسم الأطوال الموجية بين 390 إلى 700 نانومتر في النطاق المرئي، وذلك نظرًا لتطور العين البشرية لاكتشاف هذا النطاق من الأطوال الموجية. يعتبر هذا النطاق من الألوان المرئية الذي يمكن للعين البشرية التفاعل معها والتعرف عليها. يتكون الضوء المرئي من مجموعة متنوعة من الألوان بمختلف طول الموجة، مثل الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والبنفسجي. يعد الإشعاع الكهرومغناطيسي من العناصر الأساسية في الحياة اليومية، حيث يتم استخدامه في الإضاءة والتصوير والعديد من التطبيقات التقنية الأخرى.

الفرق الرئيسي بين موجات الضوء والأنواع الأخرى من الموجات هو أن سرعة موجة الضوء لا تتغير. الاستثناء من هذه القاعدة هو عندما ينتقل الضوء عبر أوساط مختلفة، وفي هذه الحالة تقل سرعته.

ينتقل الضوء المتحرك في الفراغ بنفس السرعة بغض النظر عن مصدره وطول موجته.

تبلغ سرعة الضوء في الفراغ تقريبًا

c=300.000.000m/s

c=300.000Km/s

الفرق الرئيسي بين موجات الضوء والأنواع الأخرى من الموجات هو أن سرعة موجة الضوء لا تتغير. الاستثناء من هذه القاعدة هو عندما ينتقل الضوء عبر أوساط مختلفة، وفي هذه الحالة تقل سرعته.

تعتبر خصائص الكثافة والاتجاه وطول الموجة والتردد أساسية لفهم كيفية تحويل ضوء الشمس إلى أشكال أخرى من الطاقة.

سيقدم الدرس التالي فكرة الفوتون، الذي يجيب على الأسئلة المتبقية حول الضوء وهو مهم للغاية لفهم كيفية عمل الخلايا الكهروضوئية.