نور مرئی چیست؟

امتیاز کاربران

ستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعال
 

ریاضی‌دانان آن زمان، با جمع‌آوری اطلاعات سال‌ها آزمایش و مشاهده بر روی دو پدیده‌ی الکتریسیته و مغناطیس،‌ توانستند نظریه‌ای جدید به نام «الکترومغناطیس» بسازند. الکترومغناطیس همان پدیده‌ای است که بعدها به عنوان یکی از چهار نیروی بنیادین جهان شناخته شد. سه نیروی دیگر، گرانش، نیروی هسته‌ای قوی و نیروی هسته‌ای ضعیف هستند.

در اواسط قرن نوزدهم، دانشمندی به نام «جیمز کلارک ماکسول» (James Clerk Maxwell) توانست با استفاده از معادلات ریاضی، تصویری یکپارچه از پدیده‌ی الکترومغناطیس بسازد. معادلات ماکسول کمک زیادی به توضیح و شناخت ماهیت نور کرد. آن‌چه ماکسول با این معادلات به دنیای علم اهدا کرد، آن‌قدر بزرگ بود که آلبرت انشتین درباره‌ی او می‌گوید: «ماکسول برای همیشه جهان را تغییر داد.»

نور مرئی قسمتی از تابش الکترومغناطیس است. ماکسول نشان داد که میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی به صورت موج حرکت می‌کنند. در ضمن سرعت حرکت آن‌ها، به اندازه‌ی سرعت حرکت نور است. این به ماکسول اجازه داد فکر کند که خود نور، با امواج الکترومغناطیسی حمل می‌شود. بدین معنی که نور یکی از اشکال تابش الکترومغناطیسی است. در اواخر دهه‌ی ۱۸۸۰ و تنها چند سال پس از مرگ ماکسول، فیزیک‌دانی آلمانی به نام «هاینریش هرتز» (Heinrich Hertz) اولین کسی بود که به صورت رسمی اعلام کرد نظریه‌ی الکترومغناطیس ماکسول صحیح است. «گراهام هال» (Graham Hall) از دانشگاه ابردین در اسکاتلند می‌گوید: «اگر در زمان زندگی ماکسول و هرتز جایزه‌ی نوبل وجود داشت، این دو حتما برنده‌ی آن می‌شدند.» دانشگاه ابردین، جاییست که ماکسول در اواخر دهه‌ی ۱۸۵۰ در آن کار می‌کرد. ماکسول به علم نورشناسی خدمت بزرگ دیگری نیز کرده است. در سال ۱۸۶۱، او نخستین عکس رنگی جهان را گرفت. دست کم نوعی از عکس رنگی که دوام زیادی داشت. عکس رنگی ماکسول با استفاده از سه فیلتر رنگی تهیه شده بود.

 نوری که چشمان ما می‌بینند، فقط قسمت کوچکی از طیف الکترومغناطیس است. ممکن است این گزاره که نور یکی از انواع تابش الکترومغناطیسی است همچنان به نظرتان مفهوم نباشد. برای توضیح بیشتر باید گفت که همه‌ی ما طبق تجربه‌ای که از زندگی روزمره داریم، می‌دانیم که نور مرئی از طیفی از رنگ‌ها تشکیل شده است. بسیاری اوقات پس از بارش باران، می‌توانیم طیف رنگی نور را به شکل رنگین‌کمان ببینیم. این رنگ‌ها دقیقا بازگوکننده‌ی مفهوم تابش الکترومغناطیسی ماکسول هستند. نوار قرمز‌رنگی که در یک طرف رنگین کمان قرار دارد، نشانگر طول موج ۶۲۰ تا ۷۵۰ نانومتر طیف الکترومغناطیس است. نوار بنفش که در سوی دیگر رنگین کمان قرار دارد، نشانگر طول موج بین ۳۸۰ تا ۴۵۰ نانومتر طیف الکترومغناطیس است.

  رنگین کمان، رنگ‌های مختلف نور مرئی را به ما نشان می‌دهد. طیف الکترومغناطیس خیلی گسترده‌تر از این چند رنگ و در واقع همان نور مرئی که چشم ما می‌تواند ببیند است. به پرتویی که طول موج آن کمی بلندتر از نور قرمز است «فروسرخ»، و به پرتویی که طول موج آن کمی کوتاه‌تر از بنفش است «فرابنفش»، می‌گوییم. «الفتریوس گولیلماکیس» (Eleftherios Goulielmakis) از انستیتوی اپتیک‌ کوانتمی مکس پلانک در آلمان می‌گوید: «بسیاری از حیوانات و البته بعضی از مردم می‌توانند پرتوی فرابنفش را ببینند. بعضی وقت‌ها می‌توان افرادی را پیدا کرد که می‌توانند پرتوی فروسرخ را هم مشاهده کنند.» با این حال بیشتر مردم نمی‌توانند این دو طیف را ببینند.

 

 چشمان ما حسگرهای قسمت مرئی تابش الکترومغناطیس هستند. اگر از پرتوی فرابنفش فراتر برویم، به طول موج‌هایی در حد ۱۰۰ نانومتر می‌رسیم. جایی که به آن‌ محدوده‌ی پرتوی ایکس و گاما می‌گوییم. آن‌سوی طول‌ موج‌هایی که آن را فروسرخ می‌خوانیم، طول موج به ۱ سانتی‌متر و بیشتر می‌رسد. به طوری که حتی تا هزاران کیلومتر هم افزایش می‌یابد.

  به این طول‌ موج‌ها، طول‌موج‌های مایکروویو و رادیویی می‌گوییم. گولیلماکیس می‌گوید: «از نظر فیزیک، به جز طول موج هیچ تفاوت بنیادینی بین نور مرئی و امواج رادیویی وجود ندارد. دانشمندان آن‌ها را دقیقا با معادلاتی یکسان مطالعه می‌کنند. ما فقط در زبان روزانه‌ی خود از آن‌ها با نام‌هایی متفاوت نام می‌بریم.» بنابراین حالا یک تعریف دیگر برای نور داریم: «نور قسمتی بسیار باریک از تابش الکترومغناطیس است که چشمان ما توانایی دیدن آن را دارد.»