الضوء هو شكل من أشكال الطاقة يقع في المنطقة المرئية من الطيف الكهرومغناطيسي (الطيف). خارج الطيف المرئي، توجد أيضًا أطوال موجية كهرومغناطيسية أخرى مثل الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. ومن خلال الجمع بين هذه الأطوال الموجية المختلفة، يغطي الضوء طيفًا كهرومغناطيسيًا واسعًا.
ينتقل الضوء بسرعة معينة تبلغ حوالي 299.792 كم/ثانية في الفراغ. يمكن أن ينتشر الضوء في الفضاء والهواء والماء والمواد الشفافة مثل الزجاج والعديد من الوسائط الأخرى. تنشأ الفوتونات نتيجة اهتزاز الشحنات في المجال الكهرومغناطيسي، وهذه الفوتونات تمكن من نقل الضوء.
يُستخدم الضوء في العديد من التطبيقات المختلفة، فهو لا يرضي حاسة البصر فحسب، بل يلعب أيضًا دورًا مهمًا في الاتصالات والطب والبصريات والتصوير الفوتوغرافي وعلم الفلك والعديد من المجالات الأخرى.
وهي عبارة عن موجة كهرومغناطيسية تحملها حركة جسيمات تسمى الفوتونات . الموجات الكهرومغناطيسية هي حاملات للطاقة تتشكل نتيجة تفاعل المجالات الكهربائية والمغناطيسية. الضوء عبارة عن مزيج من الموجات الكهرومغناطيسية ذات الأطوال الموجية المختلفة. تتوافق الألوان التي ندركها بصريًا مع هذه الأطوال الموجية المختلفة. تشمل الأطوال الموجية ضمن الطيف المرئي للضوء الألوان الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والألتراماريني والبنفسجي.
خاصية أخرى مهمة للضوء هي أنه يحتوي على خاصية تعرف باسم الانقسام الموجي النووي. تعني هذه الخاصية أن الضوء يُظهر خصائص موجية وجسيمية. تشرح نظرية الكم للضوء كيف يظهر الضوء هذا الانقسام.
يتم تعريف طيف الضوء على أنه صورة تظهر أطوال موجية وترددات محددة ضمن الطيف الكهرومغناطيسي. يشير الطيف الكهرومغناطيسي إلى تسلسل الموجات الكهرومغناطيسية التي تغطي نطاقًا واسعًا من الطاقة.
يمثل كل طول موجي أو نطاق ترددي مستوى محددًا من الطاقة وقدرتها على التأثير على ظواهر فيزيائية معينة.
يشمل طيف الضوء أطوال موجية مختلفة مثل الضوء المرئي، والأشعة فوق البنفسجية، والأشعة تحت الحمراء، والميكروويف، وموجات الراديو، والأشعة السينية، وأشعة جاما.
أشعة جاما:
يتم تعريفه بأطوال موجية قصيرة وترددات عالية.تنتج أشعة جاما عمومًا من التغيرات في مستويات الطاقة داخل النوى الذرية أو من التفاعلات النووية. التفاعلات النووية يمكن أن تسبب انبعاث أشعة جاما عند مستويات طاقة عالية.
يتم استخدامه في الفيزياء الفلكية لدراسة الأحداث الفلكية البعيدة جدًا والحيوية. أحداث مثل الأحداث الانفجارية في المجرات البعيدة، وتدفقات المادة حول الثقوب السوداء، وانهيار النجوم يمكن أن تنتج الطاقة المكثفة المنبعثة من أشعة جاما. تُستخدم تلسكوبات غاما المصممة خصيصًا لدراسة الأحداث الفلكية عالية الطاقة.
تُستخدم أشعة جاما في المجال الطبي للتحكم في جودة المواد المستخدمة في علاج السرطان وفي التطبيقات الصناعية. يستخدم العلاج الإشعاعي أشعة جاما لاستهداف الخلايا السرطانية.
الأشعة السينية:
الأشعة السينية هي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي عالي الطاقة الذي يقع بين الأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما على الطيف الكهرومغناطيسي. لها أطوال موجية قصيرة وترددات عالية. تزيد هذه الخصائص من قدرة الأشعة السينية على الاختراق بعمق في المادة، وبالتالي تستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات في الطب والصناعة والأبحاث وعلم الفلك. ومع ذلك، فإنه يحمل مخاطر صحية في حالات التعرض المفرط.
تستخدم أجهزة الأشعة السينية الأشعة السينية لإنشاء صور للعظام والأعضاء والأنسجة الأخرى داخل الجسم. كما أنها تستخدم على نطاق واسع في طب الأسنان.
الأشعة فوق البنفسجية (UV): (الأشعة فوق البنفسجية)
ويسمى أيضًا بالأشعة فوق البنفسجية وهو نوع من الضوء غير مرئي للعين.
الأشعة فوق البنفسجية أ (320-400 نانومتر):
UVA هي الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية الأطول.
تحتوي معظم أشعة الشمس على UVA. هذه الأطوال الموجية يمكن أن تسبب شيخوخة الجلد وتسمر البشرة.
عادة ما تحجب عدسات النظارات بعض الأشعة فوق البنفسجية.
الأشعة فوق البنفسجية – باء (280-320 نانومتر):
UVB هي الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية المتوسطة.
يمكن لهذه الأشعة أن تزيد من الاسمرار عن طريق التسبب في إنتاج الميلانين في الجلد.
يمكن أن يزيد من خطر حروق الشمس ويسبب سرطان الجلد.
الأشعة فوق البنفسجية-C (100-280 نانومتر):
UVC هي الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية الأقصر.
وفي الغلاف الجوي للأرض، لا يصل الهواء عموماً إلى سطح الأرض بسبب امتصاصه بواسطة طبقة الأوزون.
طيف الضوء المرئي:
ويشمل الجزء الذي يمكن أن يدركه الإنسان. تغطي هذه المنطقة موجات كهرومغناطيسية ذات أطوال موجية تتراوح بين 380 نانومتر و750 نانومتر. يؤدي انتشار الضوء الملون في هذه الأطوال الموجية إلى تكوين الألوان في قوس قزح.
البنفسجي (حوالي 380-450 نانومتر):
الضوء البنفسجي لديه أقصر الأطوال الموجية وأعلى الطاقة.
يقع على الجانب الداخلي من قوس قزح في طيف الألوان.
الأزرق (450-495 نانومتر):
الضوء الأزرق، الذي يغطي أطوال موجية بين البنفسجي والأخضر.
شريط اللون الأزرق لقوس قزح هو المنطقة التي تقع بعد اللون الأرجواني.
الأخضر (495-570 نانومتر):
ضوء أخضر يحتوي على أطوال موجية بين الأزرق والأصفر.
تقع في المنطقة الوسطى من قوس قزح.
الأصفر (570-590 نانومتر):
ضوء أصفر يحتوي على أطوال موجية بين الأخضر والبرتقالي.
ويأتي بعد اللون الأخضر في ترتيب ألوان قوس قزح.
البرتقالي (590-620 نانومتر):
الضوء البرتقالي يغطي الأطوال الموجية بين الأصفر والأحمر.
ويأتي بعد اللون الأصفر في ترتيب ألوان قوس قزح.
الأحمر (620-750 نانومتر):
الضوء الأحمر له أطول الأطوال الموجية وأقل طاقة.
إنه في الجزء الخارجي من تسلسل ألوان قوس قزح.
الأشعة تحت الحمراء (الأشعة تحت الحمراء):
ويشمل الموجات الكهرومغناطيسية ذات الأطوال الموجية بشكل عام بين 750 نانومتر و1 ملم. تغطي هذه المنطقة طاقة حرارية غير مرئية للعين ولكنها تنبعث أو تمتص من قبل العديد من الأشياء والكائنات الحية. توفر الأشعة تحت الحمراء تقنية مهمة تستخدم في مجموعة متنوعة من المجالات بسبب خصائصها في هذه المنطقة من الطيف الكهرومغناطيسي.
الميكروويف:
تتراوح الأطوال الموجية عمومًا بين 1 ملم و1 متر. تُستخدم الموجات الدقيقة في العديد من مجالات التطبيق وتمثل تقنية نواجهها كثيرًا في حياتنا اليومية
موجات الراديو:
موجات الراديو هي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يشكل منطقة التردد المنخفض من الطيف الكهرومغناطيسي. تتراوح الأطوال الموجية لموجات الراديو عمومًا من ملم واحد إلى عدة مئات من الأمتار. تُستخدم هذه الأطوال الموجية الطويلة لنقل البيانات والاتصالات والبث الإذاعي والتلفزيوني والرادار والاستشعار عن بعد والعديد من التطبيقات التكنولوجية الأخرى.