ضوء

الضوء light ضرب من الأمواج الكهرمغنطيسية تقع أطوال موجاته بين 0.4 ميكرون و0.7 ميكرون، بل قد يحدث الأصح أنه المجال الذي تستجيب له وتتحسس به العين. ويستخدم اللفظ ذاته للدلالة على الأضواء ذات الأطوال الموجية المجاورة لهذين الحدين ـ وهي أضواء لاتتحسس بها العين ـ وهما الضوء فوق البنفسجي UV، والضوء تحت الأحمر[ر] IR. ولتمييز ضوء من آخر يستعمل إضافة إلى طول الموجة، التردد frequency مقدراً بالهرتز Hz، والعدد الموجي وواحداته مقلوب طول. ويرتبط طول موجة الضوء بلونه، وينطق عن ضوء بأنه وحيد اللون monochromatic إذا كان طول موجته واحداً.

ثمة صفة أخرى مهمة للضوء هي درجة ترابطه coherence، وهي ترتبط بدرجة استقطاب الضوء وبوحدانية لونه، وتعكس مقدرة الضوء على تداخله بعضه مع بعضه الآخر. إلى غير ذلك ترتبط صفة ترابط الضوء بخاصية التداخل[ر] في الضوء.

الضوء طاقة تنتشر بسرعة تقارب 300 ألف كيلومتر في الثانية الواحدة. ويمكن النظر إليه على أنه تدفق جسيمات تدعى فوتونات photons أوعلى أنه ظاهرة موجية. ومن المفيد النظر، في الحالة الأخيرة، إلى حتى انتشار الضوء يتم على هيئة صدور أمواج wave fronts، كما تنتشر الأمواج على سطح ماء راكد، بحيث تكون جميع النقاط الواقعة على صدر موجة في حالة اهتزازية واحدة. وينتشر الاهتزاز باتجاه عمودي على صدر الموجة، بحيث تنطلق الفوتونات باتجاه انتشار الاهتزاز.

يتصف الضوء ـ إضافة إلى ما تجاوز ـ بصفات أخرى، مثل درجة استقطابه ونوعيته واتجاه انتشاره وشدته. ويجري الحديث عن ضوء مستقطب خطياً linearly polarized وضوء مستقطب دائرياً circularly polarized.

(أ) ـ ضوء مستقطب خطياً. يحول المقطب Polarizer الضوء العادي إلى ضوء مستقطب، فالمقطب يمرر مركبة الموجه التي تكون فيها متجهة الحقل الكهربائي موازية لمحور تمرير المقطب إلى غير ذلك نحصل على ضوء مستقطب خطياً (ب) ضوء مستقطب دائرياً. يؤدي التقاء حزمتين مترابطتين مختلفتين في الطور وفي اتجاه الاستقطاب، ومتساويتي في الشدة إلى توليد حزمة مستقطبة دائرياً، ففي مستوعمودي على هذه الحزمةقد يكون طول شعاع الحقل ثابتاً إلا أنه يدور باجتياز الحزمة للمستوى، فلدى مرور النقاط c,b,a عبر المستوى يدور شعاع الحقل من الموضع 1 إلى 2 إلى 3

.

اللون والطول الموجى

اختلاف الطول الموجى يمكن ملاحظة بالعين ثم يترجم داخل العقل للون من الآحمر طولة الموجى 700 nm البنفسج أقصر طول موجى حوالى 400 nm وبينهم تردد مختلف للون البرتنطقى ،الآخضر ،الأزرق.

الطول الموجى للطيف الكهرومغناطيسى خارج مجال رؤية العين يطلق علية الأشاعة فوق البنفسجية والأشاعة فوق الحمراء تستطيع بعض الحيوانات في بعض الأطوال الموجية المرتفعة الرؤية مثل النحل تعرض الجلد لأشعة الفوق بنفسجية UV لفترة طويلة يمكن حتى يسبب حروق الشمس أوسلطان الجلد ،ونقص التعرض يسبب نقص فيتامين د.

طبيعة الضوء

غالبا ما يقصد بالضوء الجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي، ومن الممكن ايضا ان يقصد به اشكال اخرى من الاشعاع الكهرومغناطيسي. الابعاد الثلاثة الاساسية للضوء (وكل اشكال الاشعاع الكهرومغناطيسي) هي الشدة (اوالمطال) واللون (اوالتواتر) والاستقطاب (اوزاوية الاهتزاز). نتيجة لثنوية موجة-جسيم، يبدي الضوء سلوك الدقائق والامواج.

سرعة الضوء

قانون سرعة الضوء:

سر = طم . ن

سر هي سرعة الضوء، طم هي طول الموجة، ون هي التواتر.

عند انتشار الضوء في الخلاء، من الممكن كتابة السرعة سض بالشكل:

سض = طم . ن

وبالتالي من الممكن كتابة سرعة انتشار الضوء بوسط ما بدلالة سرعة انتشاره بالخلاء:

سر = سض / ثا

حيث ثا هوثابت يتعلق بالوسط الذي ينتشر فيه الضوء ويدعى بقرينة الانكسار.

سرعة الضوء في الخلاء

حسبت سرعة الضوء بالفرغ وكانت القيمة المحسوبة 299،792،458 متر في الثانية، اما عند مرور الضوء في اوساط شفافة فان سرعته تقل كما انه من الممكن ان يتعرض للانكسار والانعكاسحسب طبيعة الوسطين اللذين يعبرهما.

موجة ضوئية

ما هوالضوء: الضوء طاقة تنتشر بسرعة تقارب 300ألف كيلومتر في الثانية الواحدة. ويمكن النظر إليه على أنه تدفق جسيمات تدعى فوتونات photons أوعلى أنه ظاهرة موجية. ومن المفيد النظر، في الحالة الأخيرة، إلى حتى انتشار الضوء يتم على هيئة صدور أمواج wave fronts، كما تنتشر الأمواج على سطح ماء راكد، بحيث تكون جميع النقاط الواقعة على صدر موجة في حالة اهتزازية واحدة. وينتشر الاهتزاز باتجاه عمودي على صدر الموجة، بحيث تنطلق الفوتونات باتجاه انتشار الاهتزاز.

كان ولازال إهتمام فهماء الفيزياء منصبا على فهم مكونات المادة والقوانين التي تصف مختلف التفاعلات المتبادلة فيما بينها. البداية العملية كانت أعمال نيوتن حول الجاذبية, والمبنية أساسا على أعمال كبلر في رصد الكواكب. منذ ذاك الحين أمكن إنشاء نموذج لحركة كواكب المجموعة الشمسية حول الشمس. العمل الثاني لنيوتن كان يتعلق بالضوء فقد شكل إهتمام نيوتن بالميكانيك دافعا شديدا لتفسير هجريبة الضوء على أساس ميكانيكي بحت. لقد افترض نيوتن ان الضوء تعبير عن جسيمات صغيرة تسير وفق خطوط مستقيمة ما لم يعترضها مانع ما.

من الناحية التجريبية فقد كانت خواص الضوء ، كالإنعكاس على سطح مصقول والإنكسار على سطح الماء, معروفة في ذلك الوقت لذا كان على نيوتن إعطاء تفسير لهذه الظواهر على أساس نظريته الجسيمية.

حسب نيوتن فإن انعكاس الضوء على السطوح المصقولة بحيث تكون زاوية الإنعكاس تساوي زاوية الورود سببه التصادم المرن لهذه الجسيمات وارتدادها بنفس كمية الحركة. أما إنكسار الأشعة الضوئية, فقد فسره بإختلاف القوى المؤثرة على الجسيم في كلا الوسطين.

لقد لاقت أفكار نيوتن نجاحا في أول الأمر لكن سرعان ما أكتشفت ظواهر جديدة تناقض هذه الأفكار: لعل أهمها يتلخص في ظاهرةإنتشار الضوء, حيث إذا ما سلطنا منبع ضوئي على حاجز به ثقب فالملاحظ على شاشة وراء هذا الحاجز ظهور بقعة ضوئية أعرض من الثقب ويزداد حجمها حدثا ابتعدنا عن الثقب.

هذا يتعارض كلية مع فرضية نيوتن فإذا افترضنا حتى الضوء تعبير عن جسيمات تسير في خط مستقيم فإن ذلك يعني حتى حجم البقعة الضوئية سيساوي حجم الثقب لأن الحاجزسوف يمنع الجسيمات التي لم تمر عبر الثقب من العبور .

هذا دفع هويغنز إلى نتيجة حتى الضوء تعبير في الحقيقة عن أمواج تنتشر في الفضاء بحيث جميع نقطة من صدر الموجة تصبح بدورها منبع لموجة أخرى .

ثم اتى إكتشاف آخر ليدعم فرضية الطبيعة الموجية للضوء ألا وهوظاهرة التداخل في تجربة شقي يونج, حيث تسلط حزمة ضوئية على حاجز به شقين أبعادهما من رتبة بضع ملمترات والمسافة بينهما بضعة سنتمترات, خلف الحاجز وضعت شاشة مشاهدة للأشعة العابرة للشقين .

لقد كانت نتيجة التجربة مذهلة فقد لوحظ على الشاشة مساحات مضيئة والأخرى مظلمة بحيثقد يكون ظهورها متناوبا أي مضيئ مظلم مضيئ مظلم إلى غير ذلك.... أثر الظاهرة كان أوضح حدثا كان حجم الشقين أصغر ويختفي تماما إذا ما زاد حجمهما عن بضع عشرات من المليمترات

المفعول الكهروضوئي

الظاهرة الكهروضوئية تحدث عند سقوط إشعاع كهرومغناطيسي على سطح معدن فينتج عنه تحرير الكترونات من سطح المعدن. ولتفسير ما يحدث هوإذا جزء من طاقة الشعاع الكهرومغناطيسي يمتصها الإلكترون المرتبط بالمعدن يتحرر منه ويكتسب طاقة حركة. وهذه العملية تعتمد على الكثير من المتغيرات وهي:

تردد الشعاع الكهرومغناطيسي
شدة الشعاع الكهرومغناطيسي
التيار الفوتوضوئي الناتج
طاقة حركة الإلكترون المتحرر من سطح المعدن
نوع المعدن

بقيت النظرية الموجية للضوء سائدة لمدة زمنية طويلة, حتى نهاية القرن التاسع عشر أين سيؤدي إكتشاف المفعول الكهرضوئي إلى قلب المفاهيم.

المفعول الكهرضوئي يتلخص فيمايلي: يسلط إشعاع ضوئي على معدن موضوع في الفراغ وفي وجود حقل كهربائي مطبق بين قطبين مربوطين بجهاز قياس التيار الكهربائي. في حالة عدم وجود أي إشعاع مؤشر الجهاز يشير إلى الصفر. عند تسليط الإشعاع يلاحظ تحرك مؤشر الجهاز دلالة على وجود تيار كهربائي اي ان عددا من الإلكترونات انتزعت من المعدن وانتقلت تحت تأثير الحقل الكهربائي إلى القطب الموجب. إلى هنا لا شيء يتناقض مع النظرية الموجية, حيث يمكن الإفتراض ان طاقة الموجة( والمتناسبية مع مربع سعة الموجة) انتقلت إلى إلكترونات المعدن. لكن التجربة أثبتت حتى طاقة الإلكترونات لا تعتمدعلى شدة الإشعاع ولكن على تواتره : زيادة شدة الإشعاع يزيد فقط عدد الإلكترونات .

العلاقة بين طاقة الإلكتروناتE وتواتر الإشعاع f خطية:

{\displaystyle V-hf=E

حيث V هوكمون التأين للمعدن يسمى كذلك جهد الخروج, h هوثابت بلانك وهوالعدد المميز لميكانيكا الكم.

أول من قدم تفسير لهذا المفعول كان ألبرت آينشتين فحسب هذا الأخير فإن الضوء يصدر في شكل كمات متبترة من الطاقة تسمى فوتونات جميع فوتون يحمل معه مقدار من الطاقة يساوي جداء التواتر بثابت بلانك.

ملاحظة: عكس ما يعتقد البعض فإن آيشتين حصل على جائزة نوبل على أعماله حول المفعول الكهروضوئي وليس نظرية النسبية ! ^{[بحاجة لمصدر]}

الطيف الكهرومغناطيسي

Electromagnetic spectrum with light highlighted

الانكسار

البصريات

مصادر الضوء

A city illuminated by light bulbs

الوحدات والمقاييس

الوحدات الدولية لقياس الإشعاع
الكمية		الوحدة		الأبعاد	ملاحظات
الاسم	الرمز	الاسم	الرمز	الرمز	ملاحظات
طاقة إشعاعية	Q_e	جول	J	M⋅L²⋅T⁻²	طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي.
كثافة الطاقة الإشعاعية	w_e	joule per cubic metre	J/m³	M⋅L⁻¹⋅T⁻²	الطاقة الإشعاعية لكل وحدة حجم.
التدفق الإشعاعي	Φ_e	واط	W = J/s	M⋅L²⋅T⁻³	Radiant energy emitted, reflected, transmitted or received, per unit time. This is sometimes also called "radiant power".
تدفق طيفي	Φ_e,ν	واط لكل هرتس	W/Hz	M⋅L²⋅T⁻²	Radiant flux per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in W⋅nm⁻¹.
تدفق طيفي	Φ_e,λ	واط للمتر	W/m	M⋅L⋅T⁻³
الشدة الإشعاعية	I_e,Ω	watt per steradian	W/sr	M⋅L²⋅T⁻³	Radiant flux emitted, reflected, transmitted or received, per unit solid angle. This is a directional quantity.
الشدة الطيفية	I_e,Ω,ν	watt per steradian per hertz	W⋅sr⁻¹⋅Hz⁻¹	M⋅L²⋅T⁻²	Radiant intensity per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in W⋅sr⁻¹⋅nm⁻¹. This is a directional quantity.
الشدة الطيفية	I_e,Ω,λ	watt per steradian per metre	W⋅sr⁻¹⋅m⁻¹	M⋅L⋅T⁻³
إشعاعية	L_e,Ω	watt per steradian per square metre	W⋅sr⁻¹⋅m⁻²	M⋅T⁻³	Radiant flux emitted, reflected, transmitted or received by a surface, per unit solid angle per unit projected area. This is a directional quantity. This is sometimes also confusingly called "intensity".
الإشعاعية الطيفية	L_e,Ω,ν	watt per steradian per square metre per hertz	W⋅sr⁻¹⋅m⁻²⋅Hz⁻¹	M⋅T⁻²	Radiance of a surface per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in W⋅sr⁻¹⋅m⁻²⋅nm⁻¹. This is a directional quantity. This is sometimes also confusingly called "spectral intensity".
الإشعاعية الطيفية	L_e,Ω,λ	watt per steradian per square metre, per metre	W⋅sr⁻¹⋅m⁻³	M⋅L⁻¹⋅T⁻³
التشعيع كثافة التدفق	E_e	واط للمتر المربع	W/m²	M⋅T⁻³	Radiant flux received by a surface per unit area. This is sometimes also confusingly called "intensity".
التشعيع الطيفي كثافة التدفق الطيفي	E_e,ν	watt per square metre per hertz	W⋅m⁻²⋅Hz⁻¹	M⋅T⁻²	Irradiance of a surface per unit frequency or wavelength. This is sometimes also confusingly called "spectral intensity". Non-SI units of spectral flux density include jansky (1 Jy = 10⁻²⁶ W⋅m⁻²⋅Hz⁻¹) and solar flux unit (1 sfu = 10⁻²² W⋅m⁻²⋅Hz⁻¹ = 10⁴ Jy).
التشعيع الطيفي كثافة التدفق الطيفي	E_e,λ	watt per square metre, per metre	W/m³	M⋅L⁻¹⋅T⁻³
كثافة التدفق الإشعاعي Radiosity	J_e	watt per square metre	W/m²	M⋅T⁻³	Radiant flux leaving (emitted, reflected and transmitted by) a surface per unit area. This is sometimes also confusingly called "intensity".
كثافة التدفق الطيفي Spectral Radiosity	J_e,ν	watt per square metre per hertz	W⋅m⁻²⋅Hz⁻¹	M⋅T⁻²	Radiosity of a surface per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in W⋅m⁻²⋅nm⁻¹. This is sometimes also confusingly called "spectral intensity".
كثافة التدفق الطيفي Spectral Radiosity	J_e,λ	watt per square metre, per metre	W/m³	M⋅L⁻¹⋅T⁻³
Radiant exitance	M_e	watt per square metre	W/m²	M⋅T⁻³	Radiant flux emitted by a surface per unit area. This is the emitted component of radiosity. "Radiant emittance" is an old term for this quantity. This is sometimes also confusingly called "intensity".
Spectral exitance	M_e,ν	watt per square metre per hertz	W⋅m⁻²⋅Hz⁻¹	M⋅T⁻²	Radiant exitance of a surface per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in W⋅m⁻²⋅nm⁻¹. "Spectral emittance" is an old term for this quantity. This is sometimes also confusingly called "spectral intensity".
Spectral exitance	M_e,λ	watt per square metre, per metre	W/m³	M⋅L⁻¹⋅T⁻³
Radiant exposure	H_e	joule per square metre	J/m²	M⋅T⁻²	Radiant energy received by a surface per unit area, or equivalently irradiance of a surface integrated over time of irradiation. This is sometimes also called "radiant fluence".
Spectral exposure	H_e,ν	joule per square metre per hertz	J⋅m⁻²⋅Hz⁻¹	M⋅T⁻¹	Radiant exposure of a surface per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in J⋅m⁻²⋅nm⁻¹. This is sometimes also called "spectral fluence".
Spectral exposure	H_e,λ	joule per square metre, per metre	J/m³	M⋅L⁻¹⋅T⁻²
Hemispherical emissivity	ε	N/A		1	Radiant exitance of a surface, divided by that of a black body at the same temperature as that surface.
Spectral hemispherical emissivity	ε_ν or ε_λ	N/A		1	Spectral exitance of a surface, divided by that of a black body at the same temperature as that surface.
Directional emissivity	ε_Ω	N/A		1	Radiance emitted by a surface, divided by that emitted by a black body at the same temperature as that surface.
Spectral directional emissivity	ε_Ω,ν or ε_Ω,λ	N/A		1	Spectral radiance emitted by a surface, divided by that of a black body at the same temperature as that surface.
Hemispherical absorptance	A	N/A		1	Radiant flux absorbed by a surface, divided by that received by that surface. This should not be confused with "absorbance".
Spectral hemispherical absorptance	A_ν or A_λ	N/A		1	Spectral flux absorbed by a surface, divided by that received by that surface. This should not be confused with "spectral absorbance".
Directional absorptance	A_Ω	N/A		1	Radiance absorbed by a surface, divided by the radiance incident onto that surface. This should not be confused with "absorbance".
Spectral directional absorptance	A_Ω,ν or A_Ω,λ	N/A		1	Spectral radiance absorbed by a surface, divided by the spectral radiance incident onto that surface. This should not be confused with "spectral absorbance".
Hemispherical reflectance	R	N/A		1	Radiant flux reflected by a surface, divided by that received by that surface.
Spectral hemispherical reflectance	R_ν or R_λ	N/A		1	Spectral flux reflected by a surface, divided by that received by that surface.
Directional reflectance	R_Ω	N/A		1	Radiance reflected by a surface, divided by that received by that surface.
Spectral directional reflectance	R_Ω,ν or R_Ω,λ	N/A		1	Spectral radiance reflected by a surface, divided by that received by that surface.
Hemispherical transmittance	T	N/A		1	Radiant flux transmitted by a surface, divided by that received by that surface.
Spectral hemispherical transmittance	T_ν or T_λ	N/A		1	Spectral flux transmitted by a surface, divided by that received by that surface.
Directional transmittance	T_Ω	N/A		1	Radiance transmitted by a surface, divided by that received by that surface.
Spectral directional transmittance	T_Ω,ν or T_Ω,λ	N/A		1	Spectral radiance transmitted by a surface, divided by that received by that surface.
Hemispherical attenuation coefficient	μ	reciprocal metre	m⁻¹	L⁻¹	Radiant flux absorbed and scattered by a volume per unit length, divided by that received by that volume.
Spectral hemispherical attenuation coefficient	μ_ν or μ_λ	reciprocal metre	m⁻¹	L⁻¹	Spectral radiant flux absorbed and scattered by a volume per unit length, divided by that received by that volume.
Directional attenuation coefficient	μ_Ω	reciprocal metre	m⁻¹	L⁻¹	Radiance absorbed and scattered by a volume per unit length, divided by that received by that volume.
Spectral directional attenuation coefficient	μ_Ω,ν or μ_Ω,λ	reciprocal metre	m⁻¹	L⁻¹	Spectral radiance absorbed and scattered by a volume per unit length, divided by that received by that volume.
See also: SI • Radiometry • Photometry

^ Standards organizations recommend that radiometric quantities should be denoted with suffix "e" (for "energetic") to avoid confusion with photometric or photon quantities.
^ رموز بديلة تُستخدَم أحياناً: W أوE للطاقة الإشعاعية، P أوF للتدفق الإشعاعي، I للتشعيع، W for radiant exitance.
^ Spectral quantities given per unit frequency are denoted with suffix "ν" (Greek)—not to be confused with suffix "v" (for "visual") indicating a photometric quantity.
^ Spectral quantities given per unit wavelength are denoted with suffix "λ" (Greek).
^ Directional quantities are denoted with suffix "Ω" (Greek).

الوحدات الدولية لقياس الضوء
الكمية	الرمز	الوحدة	الاختصار	هوامش
Luminous energy	Q_v	lumen second	lm·s	units are sometimes called talbots
Luminous flux	F	lumen (= cd·sr)	lm	also called luminous power
Luminous intensity	I_v	candela (= lm/sr)	cd	an SI base unit
Luminance	L_v	candela per square metre	cd/m²	units are sometimes called nits
إضاءة	E_v	lux (= lm/m²)	lx	يستخدم للتعبير عن الضوء على سطح ماء
Luminous emittance	M_v	lux (= lm/m²)	lx	Used for light emitted from a surface
Luminous efficacy		لومن لكل واط	lm/W	ratio of luminous flux to radiant flux
SI • القياس الضوئي

نظريات تاريخية عن الضوء

لقد كان يٌعـتقد حتى نهاية القرن الثامن عشر بأن الضوء شبيه بالصوت ويحتاج إلى وسط مادي حتى ينتقل ويسمى هذا الوسط بالأثير الذي كان يعهده الفهماء بأنة مادة رقيقة جداً ذات كثافة متناهية في الصغر وذلك لتبرير إذا الأثير لا يمكن ملاحظته ولكن تجربة ميكلسون ومورلي أثبت إذا الأثير غير موجود.

ففي عام 1905م وضع اينشتاين فرضاً لحل هذه المشكلة والفرض يقول : (إذا كان هناك عدد من الراصدين يتحركون بسرعة منتظمة جميع منهم بالنسبة للآخر وأيضاً بالنسبة للمصدر الضوئي وإذا جميع من الراصدين يقيس سرعة الضوء الخارج من المصدر فأنهم جميعاً سيحصلون على نفس القيمة لسرعة الضوء).

هي نفس فكرة جاليلوعام 1600م وهذا الفرض هوأساس النظرية النسبية الخاصة والتي استغنت عن فكرة وجود الأثير. وأثبت حتى سرعة الضوء ثابتة في جميع المراجع.

النظريات الهندوسية والبوذية

النظريات اليونانية والهلنستية

النظريات الفيزيائية

نظرية الجسيمات

اقترح العالم الذري بيير جاسندي (1592-1655)، نظرية الجسيمات في الضوء ونشرت بعد وفاته في الستينات. وقد تفهم اسحاق نيوتن وقت مبكر نظرية جاسندي، وفضلها على نظرية ديكارت في الأثير. وفي عام 1675 ذكر في فرضيته للضوء بأن الضوء مكون من كريات (جزيئات مادة) تنبعث من مصدر في جميع الاتجاهات. وكانت احدة حجج نيوتن ضد الطبيعة الموجية للضوء، حيث حتى الموجات معروفة بانحنائها حول العقبات، والضوء ينتقل في خطوط مستقيمة فقط. بالرغم من انه شرح ظاهرة حيود الضوء (الذي كان قد لاحظها فرانشيسكوماريا جريمالدي) عن طريق السماح بالجسيمات الضوئية بأن تخلق موجة محلية من الأثير.

تصور نيوتن حتى الجسم المضيء تنبعث منه جسيمات دقيقة كروية تامة المرونة وتسير بسرعة منتظمة كبيرة جداً وتختلف من وسط إلى آخر حسب كثافته. وتكون حركة هذه الجسيمات الكروية في خطوط مستقيمة في الوسط المتجانس الواحد وقد استدل نيوتن على حتى الأشعة الضوئية عندما تصطدم بسطح عاكس فأن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس كاصطدام كرة تامة المرونة بسطح أملس مرتدة بحيث زاوية سقوطها تساوي زاوية انعكاسها.

أما في ظاهرة الانكسار فأنه قد فسره نيوتن عندما تخترق هذه الجسيمات الكروية الضوئية أوساطاً مختلفة الكثافة مثل الماء أوالزجاج فإنها تنكسر داخل جميع وسط وتنحرف عن المسار المستقيم لها. فعند انتنطق الضوء من وسط اقل كثافة مثل الهواء إلى وسط أكثر كثافة مثل الماء فأن الوسط المائي يحرف هذه الجسيمات الضوئية إلى أسفل، ومعنى ذلك حتى المركبة الرأسية لسرعة الضوء المنكسر يفترض أن تقل بحيث تقترب الجسيمات الكروية الضوئية من العمود على السطح الفاصل بين الوسطين.

وبذلك يفترض أن تزداد السرعة المحصلة، أي حتى سرعة الضوء في الوسط الكثيف يفترض أن تزداد وتصبح أكبر من سرعة الضوء في الوسط الخفيف (أي حتى سرعة الضوء تعتمد على الكثافة الضوئية للوسط). وهذا غير سليم ويخالف التجارب الفهمية حيث حتى سرعة الضوء تكون أكبر ما يمكن في الفراغ أي تزداد حدثا قلت الكثافة للوسط فأن سرعة الضوء في ذروتها في الفراغ وبالتالي فشلت نظرية نيوتن في تفسير ظاهرة الحيود والتداخل والاستقطاب.

النظرية الموجية

Thomas Young's sketch of the two-slit experiment showing the diffraction of light. Young's experiments supported the theory that light consists of waves.

النظرية الكهرومغناطيسية

A linearly polarized light wave frozen in time and showing the two oscillating components of light; an electric field and a magnetic field perpendicular to each other and to the direction of motion (a transverse wave).

وجد ماكسويل حتى الضوء هوموجة كهرومغناطيسية سرعتها تساوي سرعة الضوء. أي حتى الضوء موجات كهرومغناطيسية ذات طاقة، وقد أتضح حتى الشحنة الكهربائية تولد مجالاً كهربائياً حولها وهي ساكنة، وتولد مجالاً مغناطيسياً وهي متحركة. كذلك التغير في المجال الكهربائي يولد مجالاً مغناطيسياً، وهذا نص قانون أمبير. وأن التغير في المجال المغناطيسي يولد مجالا كهربائيا وهذا نص قانون فاراداي. هذه الحقيقة هي أصل تكوين الموجات الكهرومغناطيسية حيث حتى شحنة كهربائية متذبذبة تولد في الفضاء مجالين كهربائي ومغناطيسي ،أي مجالاً (كهرومغناطيسي) متغير وهذا المجال يتحرك في الفراغ بسرعة الضوء نفسها (3exp8 متر /ثانية) أي 300000 كيلومتر /ثانية.

C =1/ ((ε.μ) (1/2)) = ثلاثة exp8

أما شدة الضوء (I) أوشدة الموجة الكهرومغناطيسية فهي (الطاقة في وحدة الزمن لوحدة المساحة وعمودية على اتجاه انتشار الموجة) . I= ε. (Eexp2). c

حيث (E) شدة المجال الكهربائي أوالمغناطيسي (B).

يحدد المدى التقريبي للطيف الكهرومغناطيسي من موجات الراديوذات الطول الموجي الطويل إلى أشعة غاما ذات الطول الموجي القصير جداً والطاقة العالية. والضوء المرئي أي الذي يمكن للعين البشرية رصد موجاته يقع بين مدى من فوق البنفسجي إلى تحت الأحمر.ومن الجدير بالذكر أنة لا توجد حدود تفصل مناطق الطيف من بعضها البعض.

عندما تسقط الموجات الكهرومغناطيسية على سطح ما وبصورة عمودية فأن الجسم يمتص تلك الأشعة وأن قوة تسمى قوة الأشعاع تظهر وتحسب من خلال العلاقة التالية :

F= P/ ©

حيث P هي الطاقة لكل وحدة زمن أي القدرة للموجة الكهرومغناطيسية الممتصة ويمكن الحصول على P من خلال العلاقة التالية:

P= (u) / c

حيث u هي الطاقة الكهرومغناطيسية.

نظرية الكم

ضغط الضوء

معنويات

An intricate display for the feast of St. Thomas at Kallara Pazhayapalli in Kottayam, Kerala, الهند dramatically illustrates the importance of light in religion.