نور

[F.PHYSICIST]

نور

ماهيت ذر‌ه‌اي

اسحاق نيوتن (Isaac Newton) در كتاب خود در رساله‌اي درباره نور نوشت پرتوهاي نور ذرات كوچكي هستند كه از يك جسم نوراني نشر مي‌شوند. احتمالاً اسحاق نيوتن نور را به اين دليل بصورت ذره در نظر گرفت كه در محيطهاي همگن به نظر مي‌رسد در امتداد خط مستقيم منتشر مي‌شوند كه اين امر را قانون مي‌نامند و يكي از مثالهاي خوب براي توضيح آن بوجود آمدن سايه است.

ماهيت موجي

همزمان با نيوتن، كريسيتان هويگنس (Christiaan Huygens) (1695-1629) طرفدار توضيح ديگري بود كه در آن حركت نور به صورت موجي است و از چشمه‌هاي نوري به تمام جهات پخش مي‌شود به خاطر داشته باشيد كه هويگنس با بكار بردن امواج اصلي و موجكهاي ثانوي قوانين بازتاب و شكست را تشريح كرد. حقايق ديگري كه با تصور موجي بودن نور توجيه مي‌شوند پديده‌هاي تداخلي هستند مانند به وجود آمدن فريزهاي روشن و تاريك در اثر بازتاب نور از لايه‌هاي نازك و يا پراش نور در اطراف مانع.

ماهيت الكترومغناطيس

بيشتر به خاطر نبوغ جيمز كلارك ماكسول (James Clerk Maxwell) (1879-1831) است كه ما امروزه مي‌دانيم نور نوعي انرژي الكترومغناطيسي است كه معمولاً به عنوان امواج الكترومغناطيسي توصيف مي‌شود. گسترده كامل امواج الكترومغناطيسي شامل: موج راديويي ، تابش فرو سرخ ، نور مرئي از قرمز تا بنفش ، تابش فرابنفش ، اشعه ايكس و اشعه گاما مي‌باشد.

ماهيت كوانتومي نور

طبق نظريه مكانيك كوانتومي نور، كه در دو دهه اول قرن بيستم بوسيله پلانك و آلبرت انيشتين و بور براي اولين بار پيشنهاد شد، انرژي الكترومغناطيسي كوانتيده است، يعني جذب يا نشر انرژي ميدان الكترومغناطيسي به مقادير گسسته‌اي به نام "فوتون" انجام مي‌گيرد.

نظريه مكملي

نظريه جديد نور شامل اصولي از تعاريف نيوتون و هويگنس است. بنابراين گفته مي‌شود كه نور خاصيت دو گانه‌اي دارد، برخي از پديده‌ها مثل تداخل و پراش خاصيت موجي آنرا نشان مي‌دهد و برخي ديگر مانند پديده فوتوالكتريك ، پديده كامپتون و ... با خاصيت ذره‌اي نور قابل توضيح هستند.

تعريف واقعي نور چيست؟

تعريف دقيقي براي نور نداريم، جسم شناخته شده يا مدل مشخص كه شبيه آن باشد وجود ندارد. ولي لازم نيست فهم هر چيز بر شباهت مبتني باشد. نظريه الكترومغناطيسي و نظريه كوانتومي باهم ايجاد يك نظريه نامتناقض و بدون ابهام مي‌كنند كه تمام پديده‌هاي نوري را مي‌كنند. نظريه ماكسول درباره انتشار نور و بحث مي‌كند در حالي كه نظريه كوانتومي برهمكنش نور و ماده يا جذب و نشر آن را شرح مي‌دهد ازآميختن اين دو نظريه ، نظريه جامعي كه كوانتوم الكتروديناميك نام دارد، شكل مي‌گيرد. چون نظريه‌هاي الكترومغناطيسي و كوانتومي علاوه بر پديده‌هاي مربوط به تابش بسياري از پديده‌هاي ديگر را نيز تشريح مي‌كنند منصفانه مي‌توان فرض كرد كه مشاهدات تجربي امروز را لااقل در قالب رياضي جوابگو است. طبيعت نور كاملا شناخته شده است، اما باز هم اين پرسش هست كه واقعيت نور چيست؟

گسترده طول موجي نور

نور گستره طول موجي وسيعي دارد چون با نور مرئي كار مي‌كنيم اغلب تصاوير و محاسبات در اين ناحيه از گستره الكترومغناطيسي انجام مي‌گيرد اما روشهاي مورد بحث مي‌تواند در تمام ناحيه الكترومغناطيسي مورد استفاده قرار گيرند. ناحيه نور مرئي بر حسب طول موج از حدود 400 نانومتر (آبي) تا 700 نانومتر (قرمز) گسترده است كه در وسط آن طول موج 555 نانومتر (نور زرد) كه چشم انسان بيشترين حساسيت را نسبت به آن دارد يك ناحيه پيوسته كه ناحيه مرئي را در بر مي‌گيرد و تا فرو سرخ دور گسترش مي‌يابد.

خواص نور و نحوه توليد

سرعت نور در محيطهاي مختلف متفاوت است كه بيشترين آن در خلاء و يا بطور تقريبي در هوا است، در داخل ماده به پارامترهاي متفاوتي بر حسب حالت و خواص الكترومغناطيسي ماده وابسته است. بوسيله كاواك جسم سياه مي‌توان تمام ناحيه طول موجي نور را توليد نمود. در طبيعت در طول موجهاي مختلف مشاهده شده اما مشهورترين آن نور سفيد است كه يك نور مركبي از ساير طول موجها مي‌باشد. تك طول موجها آنرا بوسيله لامپهاي تخليه الكتريكي كه معرف طيفهاي اتمي موادي هستند كه داخلشان تعبيه شده مي‌توان توليد كرد.

منبع: رشد