نور و بسیاری از ذرات زیر اتمی از خود دو خاصیت کاملا مجزا نشان میدهند. یکی معروف به خاصیت ذره ای و دیگری معروف به خاصیت موجی است! این به چه معنی است؟ برای ما ذره ملموس بنظر میرسد تا موج. البته موج آب و یا موجی که روی تار یک سیم ویلون ایجاد میشود ملموس است ولی نور موجی بسیار گیج کننده است. چرا که اگر ما موج آب را قبول داریم بدین دلیل است که موج روی آب میافتد و یا موجی که بر روی سیم تار می افتد، آن سیم را مرتعش میکند و آن تغییر در شکل هندسی سیم را ما موج می نامیم. ولی وقتی می گوئیم که نور موجی است بایستی بنا بر مقایسه با سایر امواج محملی بر این موج بیابیم.
تاریخچه ای که نور را اینچنین مرموز کرد به زمانهای دور می رسد ولی ما از فرموله کردن آن آغاز میکنیم. ابتدا نیوتن بود که نور را ذره نامید ولی بعدها هویگنس نشان داد که نور خاصیت موجی دارد. در مکانیک کوانتمی نور همزمان دارای ایندو خاصیت است. طرف چپ فرمول مشهور شرودینگر متعلق به خاصیت ذره ای نور است و طرف راست آن خاصیت موجی نور را بیان میکند. فاینمن نشان داد که الکترون هم دارای این خاصیت است و سپس ذرات فراوانی به این جرگه پیوستند.
تصویر بالا آزماسش یانگ را نشان میدهد. نوری که از منبع a خارج می شود از دو روزنه ی b و c عبور میکند و پس از طی مسیری بطول d به دیوار میخورد و تصویری سیاه، سفید بر روی دیوار میگذارد. این تصویر به این دلیل سیاه و سفید است که موجهائی که روی هم میافتند همدیگر را تقویت میکنند و آنهائی که مقابل هم می افتند همدیگر را تضعیف میکنند. دو تصویر زیر این مسئله را روشنتر بیان میکنند.
با آزمایش دیگری میتوان نشان داد که نور خاصیت ذره ای دارد. اگر نور بسیار قوی مثلا لامپ 500 واتی را به سنج برنزی که از نخی آویزان است بیکباره بتابانیم سنج به صدا در می آید. هر دفعه که نور را خاموش کنیم و باز بتابانیم این صدا از سنج بر خواهد خاست. این عمل درست مانند اینست که مشتی شن را به روی سنج بپاشیم. این خاصیت نور را که هم موجی است و هم ذره ای خاصیت دوگانگی (دوآلیستی) نور می نامند.
اما جواب مسئله ی اصلی ما که نور روی چه چیزی حرکت میکند هنوز باقی مانده است. لورنتز که دانشمند بزرگی بود برای حل این مشکل پیشنهاد کرد که ماده ای اثیری جهان را در بر گرفته است که به چشم و احساس ما اثر نمی کند. این اثیر یا با نام علمی اش، اتر محمل نور است. یعنی امواج روی اتر ایجاد می شوند. این حرف بسیار منطقی بود. چرا که با مشاهدات و قیاسهای منطقی ما جور در میآمد. ولی این نظریه یک ضعف اساسی داشت. چرا که زمین هم بایستی درون این اتر حرکت کند. اما اگر چنین باشد بایستی سرعت نور در جهت حرکت زمین بیشتر و در خلاف حرکت آن کمتر باشد. یعنی سرعت نور با سرعت زمین جمع جبری شود. ولی آزمایش مایکلسون نشان داد که در هر جهتی که سرعت نور را اندازه بگیریم سرعتش یکسان بوده، تقریبا برابر با 300000 کیلومتر بر ثانیه است. باز نور سرّ خود را فاش نکرد.
حال دو سئوال پیش می آید. یکی اینکه این سرعت به این سرسام آوری از کجا بوجود میآید. موتور این موشک بی وزن چیست؟ دوم اینکه این امواج چگونه پدید می آیند و بستر این امواج چیستند؟
چهار فرمول مشهور ماکسول بوضوح برای ما نشان میدهند که نور خاصیت الکترومغناطیسی دارد. مکانیک نیوتنی برای ما پیشنها می کند که حرکت نور را ناشی از این چهار فرمول دانسته و بگوئیم که چون دائما الکتریسیته به معناطیس و مغناطیس به الکتریسیته تبدیل میشوند (موتور جت نور) این خود مسیر حرکتی را بوجود می آورد که نور به سرعت در آن مسیر حرکت می کند. این تبدیل الکتریسیته به مغناطیس و بر عکس، بایستی آنقدر سریع انجام گیرد که نور بتواند با سرعتی معادل 300000 کیلومتر بر ثانیه در خلاء حرکت کند.
ولی این نظر با تئوری کوانت فیزیک همخوانی نداشت و بدانجهت کنار گذاشته شد. اکنون در فیزیک رشته ها String theory جوابهائی به چرائی این نوع حرکت نور داده اند. ولی هنوز نه قبول شده و نه رد. برای درک آن بایستی سفری به ابعاد گوناگونی کرد که در تجسم ما نمیگنجد ولی با ریاضیات بسیار پیچیده قابل درک است. اما اگر بقول اینشتاین نتوانیم آنرا به مادر بزرگمان توضیح دهیم خودمان هم نفهمیده ایم.
در زندگی روزمره جالبی نور در اینست که چون چشم ما حساسیت عجیبی به طول موج نور ها دارد. مثلا بین نورهائی که ما می بینیم نور بنفش کمترین طول موج را دارد ولی نور قرمز بیشترین را. ولی فرکانس امواج نوری با طول موج بیشتر، کمتر از امواج نوری با طول کمتر است. بدان جهت فرکانس نور بنفش بیشتر از نور قرمز است.
همین تفاوت طول موجها باعث بسیاری از شگفتی ها شده است. مثلا رنگین کمان یکی از این شگفتی هاست. نور آفتاب وقتی از بین ذرات آب پراکنده در هوا می گذرد به هفت رنگ تجزیه می شود. به دلیل طول موجهای متفاوت این رنگها هر کدام جای متفاوتی را در فضا اشغال میکنند و ما آنرا هفت رنگ می بینیم. در تصویر زیر این تجزیه شدگی را توسط یک بلور مشاهده میکنید.
نور سفید به منشور خورده و به هفت رنگ تجزیه شده است. شگفتی دیگر نور اینست که وقتی ما اجسامی را با رنگهای مختلف می بینیم بدین معنی نیست که آن جسم آن رنگی است. بلکه بدین معنی است که آن جسم آن رنگ را جذب نمی کند بلکه آنرا دفع میکند. مثلا یک طوطی سبز رنگ همه ی رنگهای نور سفید را جذب میکند ولی نور سبز را دفع میکند. پس با این معنی طوطی تنها رنگی را که ندارد همان سبز است که ما می بینیمش. و بلبل قناری که هفت هشت رنگ است در حقیقت آن هفت هشت رنگ را ندارد. و کبوتر سفید قصه های عاشقانه هیچ رنگی را در خود نمی پذیرد و کلاغ زشت قصه های مادر بزرگ همه ی رنگها را در خود می پذیرد و پررنگترین پرنده است.
باعث انعکاس و جذب نور توسط یک شیئ بدلیل ترکیب شیمائی و ساختمان فیزیکی مولکولهای اجسام و اشیاء می باشد. مثلا گاهی مشاهده میکنید که فرش خانه پس از مدت طولانی در زیر نور آفتاب تغییر رنگ می دهد. باعث این تغییر رنگ ترکیبات شیمیائی است که نور باعث تسریع در آن ترکیبات شده و مواد ساختمانی فرش را به ماده ی دیگری تبدیل میکند. یا مثلا زیر یک محفظه ی شیشه ای پروانه ی رنگارگی را قرار دهید و پهلوی آن توی یک نعلبکی پنبه ی آغشته به آمونیاک بگذارید. پس از مدت کوتاهی رنگهای پروانه شروع به ناپدید شدن میکنند. در حقیقت آن مولکولهائی که پروانه را رنگی میکردند با آمونیاک ترکیب شده و به چیز دیگری تبدیل شده اند و همان هم باعث از بین رفتن رنگ پروانه شده است. برخی از حشرات از آن جمله سنجاقک پس از مردن رنگ سبزشان را بکلی از رست می دهند. دلیل این زایل شدن رنگ سنجاقک در آنست که پس از مرگش آن ماده ای که نور سبز را از بدن این حشره منعکس می کرد، دیگر تولید نمی شود. رنگ زردی که وان گوگ با آن آفتابگردانهایش را نقاشی کرد تحت تاثیر نور آقتاب قهوه ای شده اند. چرا که آن رنگها را در سالهای 1800 با کروم میساختند و این رنگ در مقابل نور مقاومت نداشته و اکسیده شدند.
نور به سبزی ها و گیاهان بر خورد کرده و الکترونهای مولکولهای موجود در سلول گیاهان را پر انرژی کرده و باعث ترکیبات گوناگونی می شود. از آن جمله کربن دی اکسید و آب را به هیدروکربنها تبدیل می کند.
نور وقتی از آتمسفر عبور میکند از بین مولکولهای گازی هوا عبور کرده، پراش میکند. بیشترین پراش را رنگ آبی به دلیل طول موج کوتاهش انجام داده و در تمامی فضا پخش می شود. درست بدان جهت است که ما آسمان را آبی می بینیم.
ماتیک و لاک خانمها باعث دفع رنگ قرمز از آنها می شود و خانمها در حقیقت این رنگها را از خودشان دفع میکنند. پس ناخن و یا لب خانمها پس از مصرف لاک و ماتیک رنگ قرمز و یا هر رنگ دیگری را که مصرف میکنند از دست داده و جذب نمی شوند.
شیرزاد کلهری
Twitter
Google
Yahoo
Delicious
بالاترین
دنباله
نسخه‌ی چاپی
ارسال اين مطلب به دوستان