عبر التاريخ ، فكر الجنس البشري في طبيعة ظاهرة مثل الضوء. من العصور القديمة إلى يومنا هذا ، تغيرت الأفكار حول هذا الموضوع وتحسنت. تميل الفرضيات الأكثر شيوعًا إلى أن الضوء عبارة عن جسيم أو موجة. يسمى فرع العلم الحديث الذي يدرس طبيعة وسلوك الضوء بالبصريات.
تاريخ تطور الأفكار حول الضوء
وفقًا لأفكار الفلاسفة اليونانيين القدماء ، مثل أرسطو ، فإن الضوء هو الأشعة المنبعثة من العين البشرية. من خلال الأثير ، مادة شفافة تملأ الفراغ ، تنتشر هذه الأشعة ، مما يسمح للشخص برؤية الأشياء.
اقترح فيلسوف آخر ، أفلاطون ، أن الشمس هي مصدر الضوء على الأرض.
يعتقد الفيلسوف وعالم الرياضيات فيثاغورس أن الجسيمات الدقيقة تطير من الأشياء. عند دخولهم إلى العين البشرية ، فإنهم يعطوننا فكرة عن مظهر هذه الأشياء.
على الرغم من السذاجة الظاهرة ، فقد أرست هذه الفرضيات الأساس لمزيد من تطوير الفكر.
إذن ، في القرن السابع عشر ، العالم الألماني يوهانس كيبلرعبر عن نظرية قريبة من أفكار أفلاطون وفيثاغورس. في رأيه ، الضوء هو جسيم ، أو بتعبير أدق ، تيار من الجسيمات تنتشر من مصدر ما.
فرضية نيوتن الجسدية
طرح العالم إسحاق نيوتن نظرية جمعت إلى حد ما الأفكار المتضاربة حول هذه الظاهرة.
وفقًا لفرضية نيوتن ، الضوء عبارة عن جسيم تكون سرعة حركته عالية جدًا. تنتشر الجسيمات في وسط متجانس ، وتتحرك بشكل موحد ومستقيم من مصدر الضوء. إذا دخل تدفق هذه الجسيمات إلى العين ، فإن الشخص يلاحظ مصدرها.
وفقًا للعالم ، كانت الجسيمات بأحجام مختلفة ، مما يعطي انطباعًا بألوان مختلفة. على سبيل المثال ، تساهم الجزيئات الكبيرة في حقيقة أن الشخص يرى اللون الأحمر. لقد ناقش ظاهرة انعكاس تيار من الضوء عن طريق ارتداد الجسيمات من حاجز صلب.
أوضح العالم اللون الأبيض بمزيج من جميع ألوان الطيف. هذا الاستنتاج هو أساس نظريته في التشتت ، وهي ظاهرة اكتشفها عام 1666.
حظيت فرضيات نيوتن بقبول كبير بين معاصريه ، موضحًا العديد من الظواهر البصرية.
نظرية موجة Huygens
لم يوافق عالم آخر في نفس الوقت ، كريستيان هويجنز ، على أن الضوء جسيم. طرح فرضية الموجة لطبيعة الضوء
يعتقد Huygens أن كل الفراغ بين الأجسام والأشياء نفسها مليء بالأثير ، والإشعاع الضوئي عبارة عن نبضات ، تنتشر الموجات في هذا الأثير. كل قسم من الاثير يصل الى النورتصبح الموجة مصدرًا لما يسمى بالموجات الثانوية. أكدت التجارب التي أجريت على التداخل وانحراف الضوء إمكانية تفسير موجي لطبيعة الضوء.
لم تحظ نظرية
Huygens بالكثير من الاعتراف في عصره ، حيث كان معظم العلماء يميلون إلى اعتبار الضوء جسيمًا. ومع ذلك ، تم اعتماده وصقله لاحقًا من قبل العديد من العلماء ، مثل Jung و Fresnel.
مزيد من تطوير وجهات النظر
استمر السؤال عن ماهية الضوء في الفيزياء في شغل أذهان العلماء. في القرن التاسع عشر ، طور جيمس كليرك ماكسويل نظرية أن الإشعاع الضوئي عبارة عن موجات كهرومغناطيسية عالية التردد. استندت أفكاره إلى حقيقة أن سرعة الضوء في الفراغ تساوي سرعة الموجات الكهرومغناطيسية.
في عام 1900 ، قدم ماكس بلانك مصطلح "الكم" في العلم ، والذي يترجم إلى "جزء" ، "كمية صغيرة". وفقًا لـ Planck ، فإن إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية لا يحدث بشكل مستمر ، ولكن في أجزاء ، في الكميات.
تم تطوير هذه الأفكار بواسطة ألبرت أينشتاين. واقترح أن الضوء لا ينبعث فقط ، بل يمتص أيضًا وينتشر بواسطة الجسيمات. لتعيينهم ، استخدم كلمة "فوتونات" (المصطلح اقترحه جيلبرت لويس لأول مرة).
ازدواجية الموجة الجسيمية
التفسير الحديث لطبيعة الضوء يكمن في مفهوم ازدواجية الموجة والجسيم. جوهر هذه الظاهرة هو أن المادة يمكن أن تظهر خصائص كل من الموجات والجسيمات. الضوء مثال على هذه المسألة.إن دراسات العلماء الذين توصلوا إلى آراء متضاربة على ما يبدو تؤكد الطبيعة المزدوجة للضوء. الضوء عبارة عن جسيم وموجة في نفس الوقت. تعتمد درجة ظهور كل من هذه الخصائص على الظروف المادية المحددة. في بعض الحالات ، يُظهر الضوء خصائص الموجة الكهرومغناطيسية ، مما يؤكد نظرية الموجة في أصلها ، وفي حالات أخرى ، يكون الضوء عبارة عن تيار من الجسيمات (الفوتونات). هذا يعطي أسبابًا للقول أن الضوء هو جسيم.
أصبح الضوء المادة الأولى في تاريخ الفيزياء ، والتي أدركت وجود ثنائية الموجة الجسدية. في وقت لاحق ، تم اكتشاف هذه الخاصية في عدد من الأمور الأخرى ، على سبيل المثال ، لوحظ سلوك الموجة في الجزيئات والنوكليونات.
بإيجاز ، يمكننا القول أن الضوء ظاهرة فريدة من نوعها ، تاريخ تطور الأفكار حولها أكثر من ألفي عام. وفقًا للفهم الحديث لهذه الظاهرة ، للضوء طبيعة مزدوجة ، تظهر خصائص كل من الموجات والجسيمات.
