ضوء

الضوء light ضرب من الأمواج الكهرمغنطيسية تقع أطوال موجاته بين 0.4 ميكرون و 0.7 ميكرون، بل قد يكون الأصح أنه المجال الذي تستجيب له وتتحسس به العين. ويستخدم اللفظ ذاته للدلالة على الأضواء ذات الأطوال الموجية المجاورة لهذين الحدين ـ وهي أضواء لاتتحسس بها العين ـ وهما الضوء فوق البنفسجي UV، والضوء تحت الأحمر[ر] IR. ولتمييز ضوء من آخر يستعمل إضافة إلى طول الموجة، التردد frequency مقدراً بالهرتز Hz، والعدد الموجي وواحداته مقلوب طول. ويرتبط طول موجة الضوء بلونه، ويقال عن ضوء بأنه وحيد اللون monochromatic إذا كان طول موجته واحداً.

ثمة صفة أخرى مهمة للضوء هي درجة ترابطه coherence، وهي ترتبط بدرجة استقطاب الضوء وبوحدانية لونه، وتعكس مقدرة الضوء على تداخله بعضه مع بعضه الآخر. وهكذا ترتبط صفة ترابط الضوء بخاصية التداخل[ر] في الضوء.

الضوء طاقة تنتشر بسرعة تقارب 300 ألف كيلو متر في الثانية الواحدة. ويمكن النظر إليه على أنه تدفق جسيمات تدعى فوتونات photons أو على أنه ظاهرة موجية. ومن المفيد النظر، في الحالة الأخيرة، إلى أن انتشار الضوء يتم على هيئة صدور أمواج wave fronts، كما تنتشر الأمواج على سطح ماء راكد، بحيث تكون جميع النقاط الواقعة على صدر موجة في حالة اهتزازية واحدة. وينتشر الاهتزاز باتجاه عمودي على صدر الموجة، بحيث تنطلق الفوتونات باتجاه انتشار الاهتزاز.

يتصف الضوء ـ إضافة إلى ما سبق ـ بصفات أخرى، مثل درجة استقطابه ونوعيته واتجاه انتشاره وشدته. ويجري الحديث عن ضوء مستقطب خطياً linearly polarized وضوء مستقطب دائرياً circularly polarized.

(أ) ـ ضوء مستقطب خطياً. يحول المقطب Polarizer الضوء العادي إلى ضوء مستقطب، فالمقطب يمرر مركبة الموجه التي تكون فيها متجهة الحقل الكهربائي موازية لمحور تمرير المقطب وهكذا نحصل على ضوء مستقطب خطياً (ب) ضوء مستقطب دائرياً. يؤدي التقاء حزمتين مترابطتين مختلفتين في الطور وفي اتجاه الاستقطاب، ومتساويتي في الشدة إلى توليد حزمة مستقطبة دائرياً، ففي مستو عمودي على هذه الحزمة يكون طول شعاع الحقل ثابتاً إلا أنه يدور باجتياز الحزمة للمستوى، فلدى مرور النقاط c,b,a عبر المستوى يدور شعاع الحقل من الموضع 1 إلى 2 إلى 3

.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 اللون والطول الموجى

اختلاف الطول الموجى يمكن ملاحظة بالعين ثم يترجم داخل العقل للون من الآحمر طولة الموجى 700 nm البنفسج أقصر طول موجى حوالى 400 nm وبينهم تردد مختلف للون البرتقالى ،الآخضر ،الأزرق.

الطول الموجى للطيف الكهرومغناطيسى خارج مجال رؤية العين يطلق علية الأشاعة فوق البنفسجية والأشاعة فوق الحمراء تستطيع بعض الحيوانات في بعض الأطوال الموجية المرتفعة الرؤية مثل النحل تعرض الجلد لأشعة الفوق بنفسجية UV لفترة طويلة يمكن أن يسبب حروق الشمس أو سلطان الجلد ،و نقص التعرض يسبب نقص فيتامين د.

 طبيعة الضوء

غالبا ما يقصد بالضوء الجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي، و من الممكن ايضا ان يقصد به اشكال اخرى من الاشعاع الكهرومغناطيسي. الابعاد الثلاثة الاساسية للضوء (وكل اشكال الاشعاع الكهرومغناطيسي) هي الشدة (او المطال) و اللون (او التواتر) و الاستقطاب (او زاوية الاهتزاز). نتيجة لثنوية موجة-جسيم، يبدي الضوء سلوك الدقائق و الامواج.

 سرعة الضوء

المقالة الرئيسية: سرعة الضوء

قانون سرعة الضوء:

سر = طم . ن

سر هي سرعة الضوء، طم هي طول الموجة، و ن هي التواتر.

عند انتشار الضوء في الخلاء، من الممكن كتابة السرعة سض بالشكل:

سض = طم . ن

و بالتالي من الممكن كتابة سرعة انتشار الضوء بوسط ما بدلالة سرعة انتشاره بالخلاء:

سر = سض / ثا

حيث ثا هو ثابت يتعلق بالوسط الذي ينتشر فيه الضوء و يدعى بقرينة الانكسار.

 سرعة الضوء في الخلاء

حسبت سرعة الضوء بالفرغ و كانت القيمة المحسوبة 299،792،458 متر في الثانية، اما عند مرور الضوء في اوساط شفافة فان سرعته تقل كما انه من الممكن ان يتعرض للانكسار والانعكاسحسب طبيعة الوسطين اللذين يعبرهما.

 موجة ضوئية

ما هو الضوء: الضوء طاقة تنتشر بسرعة تقارب 300ألف كيلو متر في الثانية الواحدة. ويمكن النظر إليه على أنه تدفق جسيمات تدعى فوتونات photons أو على أنه ظاهرة موجية. ومن المفيد النظر، في الحالة الأخيرة، إلى أن انتشار الضوء يتم على هيئة صدور أمواج wave fronts، كما تنتشر الأمواج على سطح ماء راكد، بحيث تكون جميع النقاط الواقعة على صدر موجة في حالة اهتزازية واحدة. وينتشر الاهتزاز باتجاه عمودي على صدر الموجة، بحيث تنطلق الفوتونات باتجاه انتشار الاهتزاز.

كان ولازال إهتمام علماء الفيزياء منصبا على معرفة مكونات المادة و القوانين التي تصف مختلف التفاعلات المتبادلة فيما بينها. البداية الفعلية كانت أعمال نيوتن حول الجاذبية, والمبنية أساسا على أعمال كبلر في رصد الكواكب. منذ ذاك الحين أمكن إنشاء نموذج لحركة كواكب المجموعة الشمسية حول الشمس. العمل الثاني لنيوتن كان يتعلق بالضوء فقد شكل إهتمام نيوتن بالميكانيك دافعا شديدا لتفسير تركيبة الضوء على أساس ميكانيكي بحت. لقد افترض نيوتن ان الضوء عبارة عن جسيمات صغيرة تسير وفق خطوط مستقيمة ما لم يعترضها مانع ما.

من الناحية التجريبية فقد كانت خواص الضوء ، كالإنعكاس على سطح مصقول و الإنكسار على سطح الماء, معروفة في ذلك الوقت لذا كان على نيوتن إعطاء تفسير لهذه الظواهر على أساس نظريته الجسيمية.

حسب نيوتن فإن انعكاس الضوء على السطوح المصقولة بحيث تكون زاوية الإنعكاس تساوي زاوية الورود سببه التصادم المرن لهذه الجسيمات وارتدادها بنفس كمية الحركة. أما إنكسار الأشعة الضوئية, فقد فسره بإختلاف القوى المؤثرة على الجسيم في كلا الوسطين.

لقد لاقت أفكار نيوتن نجاحا في أول الأمر لكن سرعان ما أكتشفت ظواهر جديدة تناقض هذه الأفكار: لعل أهمها يتلخص في ظاهرةإنتشار الضوء, حيث إذا ما سلطنا منبع ضوئي على حاجز به ثقب فالملاحظ على شاشة وراء هذا الحاجز ظهور بقعة ضوئية أعرض من الثقب و يزداد حجمها كلما ابتعدنا عن الثقب.

هذا يتعارض كلية مع فرضية نيوتن فإذا افترضنا أن الضوء عبارة عن جسيمات تسير في خط مستقيم فإن ذلك يعني أن حجم البقعة الضوئية سيساوي حجم الثقب لأن الحاجزسوف يمنع الجسيمات التي لم تمر عبر الثقب من العبور .

هذا دفع هويغنز إلى نتيجة أن الضوء عبارة في الحقيقة عن أمواج تنتشر في الفضاء بحيث كل نقطة من صدر الموجة تصبح بدورها منبع لموجة أخرى .

ثم جاء إكتشاف آخر ليدعم فرضية الطبيعة الموجية للضوء ألا وهو ظاهرة التداخل في تجربة شقي يونج, حيث تسلط حزمة ضوئية على حاجز به شقين أبعادهما من رتبة بضع ملمترات والمسافة بينهما بضعة سنتمترات, خلف الحاجز وضعت شاشة مشاهدة للأشعة العابرة للشقين .

لقد كانت نتيجة التجربة مذهلة فقد لوحظ على الشاشة مساحات مضيئة والأخرى مظلمة بحيث يكون ظهورها متناوبا أي مضيئ مظلم مضيئ مظلم وهكذا.... أثر الظاهرة كان أوضح كلما كان حجم الشقين أصغر ويختفي تماما إذا ما زاد حجمهما عن بضع عشرات من المليمترات

 المفعول الكهروضوئي

الظاهرة الكهروضوئية تحدث عند سقوط إشعاع كهرومغناطيسي على سطح معدن فينتج عنه تحرير الكترونات من سطح المعدن. ولتفسير ما يحدث هو إن جزء من طاقة الشعاع الكهرومغناطيسي يمتصها الإلكترون المرتبط بالمعدن يتحرر منه ويكتسب طاقة حركة. وهذه العملية تعتمد على العديد من المتغيرات وهي:

• تردد الشعاع الكهرومغناطيسي
• شدة الشعاع الكهرومغناطيسي
• التيار الفوتوضوئي الناتج
• طاقة حركة الإلكترون المتحرر من سطح المعدن
• نوع المعدن

بقيت النظرية الموجية للضوء سائدة لمدة زمنية طويلة, حتى نهاية القرن التاسع عشر أين سيؤدي إكتشاف المفعول الكهرضوئي إلى قلب المفاهيم.

المفعول الكهرضوئي يتلخص فيمايلي: يسلط إشعاع ضوئي على معدن موضوع في الفراغ وفي وجود حقل كهربائي مطبق بين قطبين مربوطين بجهاز قياس التيار الكهربائي. في حالة عدم وجود أي إشعاع مؤشر الجهاز يشير إلى الصفر. عند تسليط الإشعاع يلاحظ تحرك مؤشر الجهاز دلالة على وجود تيار كهربائي اي ان عددا من الإلكترونات انتزعت من المعدن وانتقلت تحت تأثير الحقل الكهربائي إلى القطب الموجب. إلى هنا لا شيء يتناقض مع النظرية الموجية, حيث يمكن الإفتراض ان طاقة الموجة( والمتناسبية مع مربع سعة الموجة) انتقلت إلى إلكترونات المعدن. لكن التجربة أثبتت أن طاقة الإلكترونات لا تعتمدعلى شدة الإشعاع ولكن على تواتره : زيادة شدة الإشعاع يزيد فقط عدد الإلكترونات .

العلاقة بين طاقة الإلكتروناتE وتواتر الإشعاع f خطية:

$V-hf=E$

حيث V هو كمون التأين للمعدن يسمى كذلك جهد الخروج, h هو ثابت بلانك وهو العدد المميز لميكانيكا الكم.

أول من قدم تفسير لهذا المفعول كان ألبرت آينشتين فحسب هذا الأخير فإن الضوء يصدر في شكل كمات متقطعة من الطاقة تسمى فوتونات كل فوتون يحمل معه مقدار من الطاقة يساوي جداء التواتر بثابت بلانك.

ملاحظة: عكس ما يعتقد البعض فإن آيشتين حصل على جائزة نوبل على أعماله حول المفعول الكهروضوئي وليس نظرية النسبية ! ^{[بحاجة لمصدر]}

 الطيف الكهرومغناطيسي

المقالة الرئيسية: طيف كهرومغناطيسي

Electromagnetic spectrum with light highlighted

 الانكسار

المقالة الرئيسية: الانكسار

 البصريات

المقالة الرئيسية: البصريات

 مصادر الضوء

•  مقالة مفصلة: قائمة مصادر الضوء

A city illuminated by light bulbs

 الوحدات والمقاييس

المقالة الرئيسية: Photometry (optics) and Radiometry

الوحدات الدولية لقياس الإشعاع

الكمية		الوحدة		الأبعاد	ملاحظات
الاسم	الرمز	الاسم	الرمز	الرمز
طاقة إشعاعية	Qe	جول	J	M⋅L2⋅T−2	طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي.
كثافة الطاقة الإشعاعية	we	joule per cubic metre	J/m3	M⋅L−1⋅T−2	الطاقة الإشعاعية لكل وحدة حجم.
التدفق الإشعاعي	Φe	واط	W = J/s	M⋅L2⋅T−3	Radiant energy emitted, reflected, transmitted or received, per unit time. This is sometimes also called "radiant power".
تدفق طيفي	Φe,ν	واط لكل هرتس	W/Hz	M⋅L2⋅T−2	Radiant flux per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in W⋅nm−1.
	Φe,λ	واط للمتر	W/m	M⋅L⋅T−3
الشدة الإشعاعية	Ie,Ω	watt per steradian	W/sr	M⋅L2⋅T−3	Radiant flux emitted, reflected, transmitted or received, per unit solid angle. This is a directional quantity.
الشدة الطيفية	Ie,Ω,ν	watt per steradian per hertz	W⋅sr−1⋅Hz−1	M⋅L2⋅T−2	Radiant intensity per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in W⋅sr−1⋅nm−1. This is a directional quantity.
	Ie,Ω,λ	watt per steradian per metre	W⋅sr−1⋅m−1	M⋅L⋅T−3
إشعاعية	Le,Ω	watt per steradian per square metre	W⋅sr−1⋅m−2	M⋅T−3	Radiant flux emitted, reflected, transmitted or received by a surface, per unit solid angle per unit projected area. This is a directional quantity. This is sometimes also confusingly called "intensity".
الإشعاعية الطيفية	Le,Ω,ν	watt per steradian per square metre per hertz	W⋅sr−1⋅m−2⋅Hz−1	M⋅T−2	Radiance of a surface per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in W⋅sr−1⋅m−2⋅nm−1. This is a directional quantity. This is sometimes also confusingly called "spectral intensity".
	Le,Ω,λ	watt per steradian per square metre, per metre	W⋅sr−1⋅m−3	M⋅L−1⋅T−3
التشعيع كثافة التدفق	Ee	واط للمتر المربع	W/m2	M⋅T−3	Radiant flux received by a surface per unit area. This is sometimes also confusingly called "intensity".
التشعيع الطيفي كثافة التدفق الطيفي	Ee,ν	watt per square metre per hertz	W⋅m−2⋅Hz−1	M⋅T−2	Irradiance of a surface per unit frequency or wavelength. This is sometimes also confusingly called "spectral intensity". Non-SI units of spectral flux density include jansky (1 Jy = 10−26 W⋅m−2⋅Hz−1) and solar flux unit (1 sfu = 10−22 W⋅m−2⋅Hz−1 = 104 Jy).
	Ee,λ	watt per square metre, per metre	W/m³	M⋅L−1⋅T−3
كثافة التدفق الإشعاعي Radiosity	Je	watt per square metre	W/m²	M⋅T−3	Radiant flux leaving (emitted, reflected and transmitted by) a surface per unit area. This is sometimes also confusingly called "intensity".
كثافة التدفق الطيفي Spectral Radiosity	Je,ν	watt per square metre per hertz	W⋅m−2⋅Hz−1	M⋅T−2	Radiosity of a surface per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in W⋅m−2⋅nm−1. This is sometimes also confusingly called "spectral intensity".
	Je,λ	watt per square metre, per metre	W/m³	M⋅L−1⋅T−3
Radiant exitance	Me	watt per square metre	W/m2	M⋅T−3	Radiant flux emitted by a surface per unit area. This is the emitted component of radiosity. "Radiant emittance" is an old term for this quantity. This is sometimes also confusingly called "intensity".
Spectral exitance	Me,ν	watt per square metre per hertz	W⋅m−2⋅Hz−1	M⋅T−2	Radiant exitance of a surface per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in W⋅m−2⋅nm−1. "Spectral emittance" is an old term for this quantity. This is sometimes also confusingly called "spectral intensity".
	Me,λ	watt per square metre, per metre	W/m3	M⋅L−1⋅T−3
Radiant exposure	He	joule per square metre	J/m2	M⋅T−2	Radiant energy received by a surface per unit area, or equivalently irradiance of a surface integrated over time of irradiation. This is sometimes also called "radiant fluence".
Spectral exposure	He,ν	joule per square metre per hertz	J⋅m−2⋅Hz−1	M⋅T−1	Radiant exposure of a surface per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in J⋅m−2⋅nm−1. This is sometimes also called "spectral fluence".
	He,λ	joule per square metre, per metre	J/m³	M⋅L−1⋅T−2
Hemispherical emissivity	ε	N/A		1	Radiant exitance of a surface, divided by that of a black body at the same temperature as that surface.
Spectral hemispherical emissivity	εν  or ελ	N/A		1	Spectral exitance of a surface, divided by that of a black body at the same temperature as that surface.
Directional emissivity	εΩ	N/A		1	Radiance emitted by a surface, divided by that emitted by a black body at the same temperature as that surface.
Spectral directional emissivity	εΩ,ν  or εΩ,λ	N/A		1	Spectral radiance emitted by a surface, divided by that of a black body at the same temperature as that surface.
Hemispherical absorptance	A	N/A		1	Radiant flux absorbed by a surface, divided by that received by that surface. This should not be confused with "absorbance".
Spectral hemispherical absorptance	Aν  or Aλ	N/A		1	Spectral flux absorbed by a surface, divided by that received by that surface. This should not be confused with "spectral absorbance".
Directional absorptance	AΩ	N/A		1	Radiance absorbed by a surface, divided by the radiance incident onto that surface. This should not be confused with "absorbance".
Spectral directional absorptance	AΩ,ν  or AΩ,λ	N/A		1	Spectral radiance absorbed by a surface, divided by the spectral radiance incident onto that surface. This should not be confused with "spectral absorbance".
Hemispherical reflectance	R	N/A		1	Radiant flux reflected by a surface, divided by that received by that surface.
Spectral hemispherical reflectance	Rν  or Rλ	N/A		1	Spectral flux reflected by a surface, divided by that received by that surface.
Directional reflectance	RΩ	N/A		1	Radiance reflected by a surface, divided by that received by that surface.
Spectral directional reflectance	RΩ,ν  or RΩ,λ	N/A		1	Spectral radiance reflected by a surface, divided by that received by that surface.
Hemispherical transmittance	T	N/A		1	Radiant flux transmitted by a surface, divided by that received by that surface.
Spectral hemispherical transmittance	Tν  or Tλ	N/A		1	Spectral flux transmitted by a surface, divided by that received by that surface.
Directional transmittance	TΩ	N/A		1	Radiance transmitted by a surface, divided by that received by that surface.
Spectral directional transmittance	TΩ,ν  or TΩ,λ	N/A		1	Spectral radiance transmitted by a surface, divided by that received by that surface.
Hemispherical attenuation coefficient	μ	reciprocal metre	m−1	L−1	Radiant flux absorbed and scattered by a volume per unit length, divided by that received by that volume.
Spectral hemispherical attenuation coefficient	μν  or μλ	reciprocal metre	m−1	L−1	Spectral radiant flux absorbed and scattered by a volume per unit length, divided by that received by that volume.
Directional attenuation coefficient	μΩ	reciprocal metre	m−1	L−1	Radiance absorbed and scattered by a volume per unit length, divided by that received by that volume.
Spectral directional attenuation coefficient	μΩ,ν  or μΩ,λ	reciprocal metre	m−1	L−1	Spectral radiance absorbed and scattered by a volume per unit length, divided by that received by that volume.
See also: SI • Radiometry • Photometry

الوحدات الدولية لقياس الضوء

الكمية	الرمز	الوحدة	الاختصار	هوامش
Luminous energy	Qv	lumen second	lm·s	units are sometimes called talbots
Luminous flux	F	lumen (= cd·sr)	lm	also called luminous power
Luminous intensity	Iv	candela (= lm/sr)	cd	an SI base unit
Luminance	Lv	candela per square metre	cd/m2	units are sometimes called nits
إضاءة	Ev	lux (= lm/m2)	lx	يستخدم للتعبير عن الضوء على سطح ماء
Luminous emittance	Mv	lux (= lm/m2)	lx	Used for light emitted from a surface
Luminous efficacy		لومن لكل واط	lm/W	ratio of luminous flux to radiant flux
SI • القياس الضوئي

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 نظريات تاريخية عن الضوء

لقد كان يٌعـتقد حتى نهاية القرن الثامن عشر بأن الضوء شبيه بالصوت ويحتاج إلى وسط مادي حتى ينتقل ويسمى هذا الوسط بالأثير الذي كان يعرفه العلماء بأنة مادة رقيقة جداً ذات كثافة متناهية في الصغر وذلك لتبرير إن الأثير لا يمكن ملاحظته ولكن تجربة ميكلسون ومورلي أثبت إن الأثير غير موجود.

ففي عام 1905م وضع اينشتاين فرضاً لحل هذه المشكلة والفرض يقول : (إذا كان هناك عدد من الراصدين يتحركون بسرعة منتظمة كل منهم بالنسبة للآخر وأيضاً بالنسبة للمصدر الضوئي وإذا كل من الراصدين يقيس سرعة الضوء الخارج من المصدر فأنهم جميعاً سيحصلون على نفس القيمة لسرعة الضوء).

هي نفس فكرة جاليلو عام 1600م وهذا الفرض هو أساس النظرية النسبية الخاصة والتي استغنت عن فكرة وجود الأثير. وأثبت أن سرعة الضوء ثابتة في جميع المراجع.

 نظرية الجسيمات

اقترح العالم الذري بيير جاسندي (1592-1655)، نظرية الجسيمات في الضوء ونشرت بعد وفاته في الستينات. وقد درس اسحاق نيوتن وقت مبكر نظرية جاسندي، وفضلها على نظرية ديكارت في الأثير. وفي عام 1675 ذكر في فرضيته للضوء بأن الضوء مكون من كريات (جزيئات مادة) تنبعث من مصدر في كل الاتجاهات. وكانت احدة حجج نيوتن ضد الطبيعة الموجية للضوء، حيث أن الموجات معروفة بانحنائها حول العقبات، والضوء ينتقل في خطوط مستقيمة فقط. بالرغم من انه شرح ظاهرة حيود الضوء (الذي كان قد لاحظها فرانشيسكو ماريا جريمالدي) عن طريق السماح بالجسيمات الضوئية بأن تخلق موجة محلية من الأثير.

تصور نيوتن أن الجسم المضيء تنبعث منه جسيمات دقيقة كروية تامة المرونة وتسير بسرعة منتظمة كبيرة جداً وتختلف من وسط إلى آخر حسب كثافته. وتكون حركة هذه الجسيمات الكروية في خطوط مستقيمة في الوسط المتجانس الواحد وقد استدل نيوتن على أن الأشعة الضوئية عندما تصطدم بسطح عاكس فأن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس كاصطدام كرة تامة المرونة بسطح أملس مرتدة بحيث زاوية سقوطها تساوي زاوية انعكاسها.

أما في ظاهرة الانكسار فأنه قد فسره نيوتن عندما تخترق هذه الجسيمات الكروية الضوئية أوساطاً مختلفة الكثافة مثل الماء أو الزجاج فإنها تنكسر داخل كل وسط وتنحرف عن المسار المستقيم لها. فعند انتقال الضوء من وسط اقل كثافة مثل الهواء إلى وسط أكثر كثافة مثل الماء فأن الوسط المائي يحرف هذه الجسيمات الضوئية إلى أسفل، ومعنى ذلك أن المركبة الرأسية لسرعة الضوء المنكسر سوف تقل بحيث تقترب الجسيمات الكروية الضوئية من العمود على السطح الفاصل بين الوسطين.

وبذلك سوف تزداد السرعة المحصلة، أي أن سرعة الضوء في الوسط الكثيف سوف تزداد وتصبح أكبر من سرعة الضوء في الوسط الخفيف (أي أن سرعة الضوء تعتمد على الكثافة الضوئية للوسط). وهذا غير صحيح ويخالف التجارب العلمية حيث أن سرعة الضوء تكون أكبر ما يمكن في الفراغ أي تزداد كلما قلت الكثافة للوسط فأن سرعة الضوء في ذروتها في الفراغ وبالتالي فشلت نظرية نيوتن في تفسير ظاهرة الحيود والتداخل والاستقطاب.

 النظرية الموجية

المقالة الرئيسية: النظرية الموجية للضوء

Thomas Young's sketch of the two-slit experiment showing the diffraction of light. Young's experiments supported the theory that light consists of waves.

 النظرية الكهرومغناطيسية

A linearly polarized light wave frozen in time and showing the two oscillating components of light; an electric field and a magnetic field perpendicular to each other and to the direction of motion (a transverse wave).

وجد ماكسويل أن الضوء هو موجة كهرومغناطيسية سرعتها تساوي سرعة الضوء. أي أن الضوء موجات كهرومغناطيسية ذات طاقة، وقد أتضح أن الشحنة الكهربائية تولد مجالاً كهربائياً حولها وهي ساكنة، وتولد مجالاً مغناطيسياً وهي متحركة. كذلك التغير في المجال الكهربائي يولد مجالاً مغناطيسياً، وهذا نص قانون أمبير. وأن التغير في المجال المغناطيسي يولد مجالا كهربائيا وهذا نص قانون فاراداي. هذه الحقيقة هي أصل تكوين الموجات الكهرومغناطيسية حيث أن شحنة كهربائية متذبذبة تولد في الفضاء مجالين كهربائي ومغناطيسي ،أي مجالاً (كهرومغناطيسي) متغير وهذا المجال يتحرك في الفراغ بسرعة الضوء نفسها (3exp8 متر /ثانية) أي 300000 كيلومتر /ثانية.

C =1/ ((ε.μ) (1/2)) = 3 exp8

أما شدة الضوء (I) أو شدة الموجة الكهرومغناطيسية فهي (الطاقة في وحدة الزمن لوحدة المساحة وعمودية على اتجاه انتشار الموجة) . I= ε. (Eexp2). c

حيث (E) شدة المجال الكهربائي أو المغناطيسي (B).

يحدد المدى التقريبي للطيف الكهرومغناطيسي من موجات الراديو ذات الطول الموجي الطويل إلى أشعة غاما ذات الطول الموجي القصير جداً والطاقة العالية. والضوء المرئي أي الذي يمكن للعين البشرية رصد موجاته يقع بين مدى من فوق البنفسجي إلى تحت الأحمر.ومن الجدير بالذكر أنة لا توجد حدود تفصل مناطق الطيف من بعضها البعض.

عندما تسقط الموجات الكهرومغناطيسية على سطح ما وبصورة عمودية فأن الجسم يمتص تلك الأشعة وأن قوة تسمى قوة الأشعاع تظهر وتحسب من خلال العلاقة التالية :

F= P/ ©

حيث P هي الطاقة لكل وحدة زمن أي القدرة للموجة الكهرومغناطيسية الممتصة ويمكن الحصول على P من خلال العلاقة التالية:

P= (u) / c

حيث u هي الطاقة الكهرومغناطيسية.

 ضغط الضوء

المقالة الرئيسية: ضغط الإشعاع

 معنويات

للمزيد من المعلومات: الضوء والظلام

An intricate display for the feast of St. Thomas at Kallara Pazhayapalli in Kottayam, Kerala, الهند dramatically illustrates the importance of light in religion.

 انظر أيضاً

ابحث عن ضوء في
قاموس المعرفة.

• Automotive lighting
• Ballistic photon
• درجة اللون
• Electromagnetic spectrum
• Fermat's principle
• Huygens' principle
• International Commission on Illumination
• Journal of Luminescence
• Light beam – in particular about light beams visible from the side
• Light Fantastic (TV series)
• تلوث ضوئي
• علاج ضوئي
• استضاءة
• Luminescence: The Journal of Biological and Chemical Luminescence
• Photic sneeze reflex
• Photometry
• Rights of Light
• Risks and benefits of sun exposure
• Spectrometry
• Spectroscopy
• Visible light
• Wave–particle duality

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 المصادر

الموسوعة العربية