طول موج های نور

نور از قدیم مورد توجه انسان بوده و همیشه درباره آن فکر می کرده است. دانشمندان زیادی درباره نور و ماهیت و ویژگیهای آن سعی کردند توصیفی بیان کنند که هرکدام زاویه ای را می دیدند و همه جوانب در نظر گرفته نمی شد.

قبل از ادامه توصیف نور باید اشاره کنم که آنچه ما از جهان در حال حاضر می شناسیم مدیون افرادی است که ساده از آنچه می دیدند نگذشتند.

در رابطه با نور شاید قدیمی ترین نظریه این بود که نور پرتوهایی است که از منبع نور پرتاب می شوند. مشخص بود که این پرتوها انرژی دارند چون می توانند دست را بسوزانند ولی آیا معنی آن این است که ذراتی از منبع نور پرتاب شده است. قطعا شواهد زیادی بود که اجازه چنین برداشتی نمی داد. مثلا نور از شیشه عبور می کند. خیلی سخت است که تصور کنیم ذراتی از منبع نور جدا شوند و از شیشه عبور کنند. با اینحال این دیدگاه توصیف خیلی پدیده ها را ساده می کند. هنوز هم بسیاری پدیده ها با این روش بررسی می شوند فقط کافیست بپذیریم که نور با ورود به شیشه یا هر محیط شفاف دیگر سرعتش کم می شود و بپذیریم که نور به خط مستقیم منتشر می شود. در این صورت می توانیم شکست نور را توجیه کنیم.

ولی پدیده های جالب دیگری در رفتار نور مشاهده شد که تایید کننده این بود که نور رفتار موجی دارد. مثلا وقتی که از دو شکاف نزدیک به هم عبور کرد تداخلی شبیه تداخل امواج آب درست می کرد. یا وقتی از یک روزنه باریک به نور نگاه کنیم نور کشیده می شود. اگر در مشاهدات روزمره دقیق نگاه کنیم از این نوع پدیده ها زیاد مواجه می شویم که دیگر نمی توان گفت پرتو نور مستقیم منتشر شده است. اولین نظری که به فکر دانشمندان رسید این بود که نور باید یک خاصیت موج گونه داشته باشد. اگر نور موج باشد یعنی یک خاصیتی در آن در حال نوسان است و هر دوره آن هم یک طول موج حساب می شود. کم کم با طرح آزمایشها متوجه شدند نقش تداخلی به رنگ نور بستگی دارد و نتیجه گرفته شد که هر رنگی طول موج خودش را دارد. در هر صورت اینکه نور رفتار موجی دارد و به آن طول موجی باید نسبت داد، با توجه به مشاهدات مختلف، قطعی بود و گریزی نبود. ولی چه چیزی در نور نوسان می کند به صورت معما ماند. حدود دو قرن قبل ماکسوب با یک عملیات ریاضی روی روابط الکتریسیته و مغناطیس به نحو هیجان انگیزی به یک معادله موج رسید که سرعت آن موج سرعت نور بود. بشر به واسطه آن متوجه شد که رفتار موجی نور نتیجه نوسان میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی است و نور از آن تشکیل شده است. این یکی از هیجان انگیز ترین یافته های فیزیک بوده است که معماهای زیادی در رابطه با نور را روشن تر کرد.

در هر حال نور رفتار موجی دارد شاید بتوانیم تشبیه کنیم به موج آب. جالب است که برای نشان دادن موج جبهه موج تعریف می شود و معمولا یکسری خطوط موازی برای نمایش آن رسم می شود که فاصله خطها به اندازه طول موج است. این ابزار وقتی که دو دسته از این خطها را روی طلق شفاف رسم کنید خیلی واقعی نشان می دهد و نتیجه برهم نهی آنها تداخل خیره کننده ای است که برای نور هم شبیه آن اتفاق می افتد.

توجه داشته باشید که توصیف نور با توجه به پیچیدگیهای دیگر ادامه پیدا کرد و منجر به طرح ذره بدون جرمی به نام فوتون شد و همچنان مسئله برای بررسی نور باز است.