طبيعة الضوء

لقد اثبتت التجارب التي قام بها علماء امثال هايكنز، فرنيل ويونك على ان الضوء له طبيعة موجبة كالظواهر التي تشاهد والمتعلقة بالتداخل والحيود والاستقطاب، وزاد من تأكيد ذلك ما توصل اليه ماكسويل من ان الضوء عبارة عن موجات كهرومغناطيسية.

ان النظرية الموجبة هذه اخفقت بدورها في تفسير عمليات الامتصاص والانبعاث التي تحصل بين الضوء والمادة كإشعاع الجسم الاسود والظاهرة الكهرومغناطيسية وتأثير كومبتون وكل الظواهر المتعلقة بتفاعل الاشعاع مع المادة. هذه الظواهر وغيرها لا يمكن تفسيرها ما لم تكن للضوء طبيعة جسيمية. وجاء تأكيد ذلك من التجارب التي قام بها آينشتاين وكومبتن وآخرون اذ أكدت صحة هذه النظرية.

ان الضوء يسير بسرعة غير معتمدة على التردد v ولها قيمة في الفراغ c مساوية الى 3×10⁸ m/s الضوء ينتشر على شكل حزم تنقل معها طاقة وان أقل طاقة يمكن ان تحمل في الحزمة الضوئية تساوي hv حيث ان h ثابت بلانك، وهذه الحزمة الكمية هي طاقة الفوتون المنفرد. يحمل الفوتون معه كذلك زخما p ويرتبط بطاقته بعلاقة هي :

    (1-1)

إن هذا الزخم الذي تولده حزمة من الضوء يمكن تحسسه اذا ما توفر لدينا أجهزة دقيقة حيث لوحظ ان الضوء يسلط ضغطا على السطوح التي يسقط عليها يسمى عادة بضغط الاشعاع.

ان الاختلاف بين انتشار الفوتونات في حزمة ضوئية والجسيمات المادية كالإلكترونات لابد من دراسته بإمعان. فسرعة الفوتون هي دائما c بغض النظر عن كمية الطاقة المنقولة من قبل الفوتون اما بالنسبة لنظرية نيوتن فتكون الطاقة الحركية المحمولة بواسطة الجسم في حالة تزايد وتخضع لمربع سرعة الجسيم رغم ان التجارب التي أجريت على الالكترون قد بينت ان سرعة الالكترون تزداد بكميات أقل مما تزداد عليه الطاقة باقتراب هذه الساعة من c.