شكل 8-5: مخطّط الطيف الكهرومغناطيسي للضوء.

الضوء هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي، الذي هو قيمة فيزيائية تحمل طاقة (شكل 8-5) ينطلق من المصدر بشكل موجات ذاتِ خواص كهربائية ومغناطيسية؛

شكل 8-6: الطبيعة الموجية للضوء. الاتجاهات الكهربائية (E) والاتجاهات المغناطيسية (H) تتذبذب بزاوية 90° بالنسبة لبعضها. محور عن: Hopkins & hüner.

فالأشعة الكهرومغناطيسية تتألف من موجتين متلازمتين احداهما كهربائية والأخرى مغناطيسية تتذبذبان عموديا على بعضهما وعلى اتجاه الموجة (شكل 8-6). للموجة طول يُرمز له بالحرف اللاتيني لامبدا (λ) ويقاس عادة بالنانومترات إلى الأمتار، وتردُّد يُرمز له بالحرف اللاتيني نيو (ѵ) ويُقاس بـ(ثانية / هيرتز) (s/Hz) والعلاقة بين التردد وطول الموجة هو: c/λ = ѵ؛ حيث إن c هي سرعة الضوء. يتألف الضوء من وحدات أو جسيمات منفصلة تُسمَّى الفوتونات وهي تسلك سلوك الجسيم والموجة. الطاقة التي يحملها الفوتون تُسمى الكم (Quantum) وهي مرتبطة بطول الموجة والتردُّد، وتُقاس بالإلكترون فولت (eV).

كما يتضح من الشكل 8-5، فإن الطيف الكهرومغناطيسي يبدأ من الجزء الأعلى طاقة ويضم الإشعة المؤينة: أشعة كاما (ɣ-radiation) بطول موجي من 0.0001 إلى nm0.01 والأشعة السينية (X-ray) بطول موجي 0,01 إلى 10nm. بعدهما تأتي الأشعة فوق البنفسجية (UV-radiation) بطول موجي 10 تقريبًا إلى 390nm ولها تأثيرات في التفاعلات الكيموضوئية، وتأثيرات بيولوجية؛ كتقطيع الـ DNA وإحداث الطفرات. ثم طيف الضوء المرئي يبدأ من الطول الموجي 390 إلى 780nm. ثم الأشعة تحت الحمراء (Infrared radiation) بطول أكثر من 780 إلى 1 ملم. وعادة تكون بشكل طاقة حرارية. بعدها تبدأ الموجات الصغيرة (Microwaves) بطول من 1 ملم إلى 30 سم. والتي تُستخدم لتوليد الحرارة في بعض الأجهزة، وكذلك نقل المعلومات عن طريق الصحون اللاقطة بدون أسلاك. ثم الموجات الراديوية (Radio waves) الأقل طاقة بأطوال موجية من 30 سم إلى بضعة كيلومترات، والتي تُستخدم في بثَّ إشارات الراديو والتلفزيون والهواتف النقالة.

من المعروف أن أي تذبذب يتضمَّن شحنات، سيعمل كمولد للأشعة الكهرومغناطيسية. هذه الشحنات هي أي شيءٍ يحمل شحنةً بغض النظر عن حجمه؛ فهو يمكن أن يكون إلكترونا، بروتونا، نواة ذرة، كوكبًا أو مجرَّة. كما أن طول الذبذبة يختلف حسب الشيء المتذبذب. إن الذبذبة الدورية للشحنة، ستحثّ إشارةً متذبذبة في مستقبل ثابت يُعرف بالهوائي (Antenna). في الإلكترونيات، يُصنع المرسل (Transmitter) والمستقبل (Reciever) من دائرة فيها مُتَّسعة (C (Capacitor وحاث (L (Inductor تكون الشحنة المتذبذبة فيها هي الإلكترونات وكقاعدة عامة، كلما كان التردد عاليًا، كانت أبعاد الدائرة أصغر. في البداية كانت أبعاد المرسل والهوائي كبيرةً والترددات قليلة بمديات الكيلوهرتز، لكن مع تقدم التكنولوجيا صغرت هذه الأبعاد إلى المستوى الجزيئي وزادت التردُّدات مع استخدام الهوائيات الكسرية (Fractals)؛ لتصبح بالتيرا هرتز (THz) وبطيفٍ كهرومغناطيسي أكبر.

ان حث أنماط التذبذب يحصل في التراكيب غير الحية، وفي التراكيب الحية أيضا. يتم ذلك من خلال تمدد، انحناء، التفاف واهتزاز الاواصر الجزيئية. علما ان المحيط الجزيئي والمجالات الكهربائية والمغناطسية المحلية تؤثر في مستويات الطاقة الممتصة (Madl & Egot – Lemaire, 2015).

مواضيع ذات صلة

Neurology of vision

Other eyes

The compound (insect) eye

The rod cells

The physiology of the eye

The human eye

The Relation of Physics to Biology

تقييم البيئة البحرية بواسطة حساسات النانو

تكنولوجيا النانو في قطاع الزراعة: إعادة ترتيب الجينات

النانو روبوت

تكنولوجيا النانو للوقاية من البكتيريا والجراثيم

دعامات القلب النانوية