يبلغ الطول الموجي للضوء المرئي حوالي، الضوء (الجمع: أضواء) هو إشعاع كهرومغناطيسي مرئي للعين البشرية، ومسؤول عن حاسة الإبصار. يتراوح الطول الموجي للضوء ما بين 400 نانومتر (nm) أو 400×10−9 م، إلى 700 نانومتر - بين الأشعة تحت الحمراء (الموجات الأطول)، والأشعة فوق البنفسجية (الموجات الأقصر). ولا تمثل هذه الأرقام الحدود المطلقة لرؤية الإنسان، ولكن يمثل النطاق التقريبي الذي يستطيع أن يراه معظم الناس بشكل جيد في معظم الظروف. تقدر أطوال الموجات للمصادر المختلفة للضوء المرئي ما بين النطاق الضيق (420 إلى 680) إلى النطاق الأوسع (380 إلى 800) نانومتر. يستطيع الأنسان تحت الظروف المثالية أن يرى الأشعة تحت الحمراء على الأقل التي يصل طولها الموجي 1050 نانومتر، والأطفال والشباب يستطيعون رؤية ما فوق البنفسجية ما بين حوالي 310 إلى 313 نانومتر.
الخصائص الأساسية للضوء المرئي هي الشدة، اتجاه الانتشار، التردد أو الطول الموجي والطيف، والاستقطاب، بينما سرعته في الفراغ، تقدر بـ (299,792,458 م/ث) وهي إحدى الثوابت الأساسية في الطبيعة.
من القواسم المشتركة بين جميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي (EMR)، أن الضوء المرئي ينبعث ويمتص في هيئة «حزم» صغيرة تدعى الفوتونات يمكن دراستها كجسيمات أوالموجات. وتسمى هذه الخاصية بازدواجية موجة الجسيمات. تعرف دراسة الضوء باسم البصريات، وهي مجال بحثي مهم في الفيزياء الحديثة.
تُطلق كلمة ضوء في الفيزياء أحيانًا على الإشعاع الكهرومغناطيسي لأي طول موجي، سواء كان مرئي أم لا. وتَرتكز هذه المقالة على الضوء المرئي. أما كمصطلح عام فراجع مقالة الإشعاع الكهرومغناطيسي.
الضوء هو شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يسمح لنا برؤية الأشياء. ينتمي الضوء إلى الطيف الكهرومغناطيسي ويتراوح تردده بين الموجات الراديوية ذات الترددات المنخفضة والأشعة الغاما ذات الترددات العالية.
إليك بعض الخصائص الأساسية للضوء:
- السرعة: ينتشر الضوء في الفراغ بسرعة ثابتة تسمى سرعة الضوء وتُعتبر أسرع سرعة ممكنة في الكون. قيمة سرعة الضوء في الفراغ تُعتبر تقريبًا 299,792,458 متر في الثانية.
- التردد والطول الموجي: الضوء لديه نطاق متنوع من الترددات والأطوال الموجية. تُقاس وحدة التردد بالهرتز (Hz)، وتُقاس وحدة الطول الموجي بالمتر (m) أو بوحدات أخرى مثل النانومتر (nm) أو الأنغستروم (Å). يمتد الطيف المرئي للضوء من طول موجي تقريبًا 400 نانومتر (اللون الأزرق البنفسجي) إلى 700 نانومتر (اللون الأحمر).
- التشتت والانكسار: يمكن للضوء أن يتفاعل مع المواد ويتعرض لظواهر التشتت والانكسار. عندما يمر الضوء من وسط إلى آخر يتغير مؤشر انكساره ويتغير اتجاه انحنائه، مما يؤدي إلى انحراف مسار الضوء.
- الانعكاس والانتشار: يمكن للضوء أن ينعكس عن سطح مشرق وينتشر في جميع الاتجاهات، وهذا يحدث عندما يصطدم الضوء بسطح غير شفاف أو متلألئ مثل المرايا أو الأجسام الصلبة.
- طيف الألوان: يتكون الضوء المرئي من مجموعة من الألوان المنفصلة التي تشكل طيفًا يمتد من الألوان الأساسية مثل الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والبنفسجي.
هذه بعض الخصائص الرئيسية للضوء، وهناك العديد من الظواهر والظروف الأخرى التي تؤثر على تفاعل الضوء مع المادة وبيئته.
قانون الطول الموجي للضوء
قانون الطول الموجي للضوء، المعروف أيضًا بقانون ريتشتر، يصف العلاقة بين طول الموجة والتردد للضوء عندما يمر عبر وسط مادي. يتم تمثيل هذا القانون بالمعادلة التالية:
λ = c / f
حيث:
- λ هو طول الموجة للضوء في الوسط المادي بوحدة المتر (m).
- c هو سرعة الضوء في الوسط المادي بوحدة المتر/ثانية (m/s).
- f هو التردد للضوء بوحدة الهرتز (Hz).
وتعتبر c في الفراغ سرعة الضوء العالمية وتقريبًا تساوي 299,792,458 متر/ثانية.
باستخدام قانون الطول الموجي للضوء، يمكننا حساب طول الموجة للضوء إذا كان لدينا معلومات عن سرعة الضوء والتردد، أو يمكننا حساب التردد إذا كان لدينا معلومات عن سرعة الضوء وطول الموجة.
قانون الطول الموجي للضوء يعتبر أحد القوانين الأساسية في البصريات ويساعدنا في فهم العلاقة بين الألوان المختلفة وأطوال موجاتها في الضوء المرئي.
-
السؤال: يبلغ الطول الموجي للضوء المرئي حوالي
-
الإجابة: يتراوح الطول الموجي للضوء المرئي من 400 إلى 760 نانوميتر.