1. الضوء و الإشعاع
ما هو الضوء؟
... وما هو الإشعاع؟ يبدو هذا كسؤال سخيف. لكن الإجابة ليست بهذه السهولة! علماء الفيزياء بحثوا لعدة قرون لفهم طبيعتة. بعض العلماء إعتبروه أمواج و رأى آخرون أن الجزيئات هي التي يتكون منها الضوء و الإشعاع. أما اليوم فإنه من المقبول عموما أن طبيعة الإشعاع ليس موجات ولا جسيمات فقط. و بدلا من ذلك له طابع مزدوج، و الذي يتجاوز الخبرة في حياتنا اليومية: في التجارب يمكن أن يظهر الضوء إما خصائص كجسيمات أو كموجات، وهذا يتوقف على إختيار إعدادات التجربة و ظروف القياس. وقد قيل هذا لتعويض الطابع التكميلي للضوء .
بدءا بأهم الجوانب الأساسية: يعتبر الضوء على الأغلب بأنه موجات. الموجات هي ظواهر في المكان و الزمان والتي ما تكون متناسقة غالبا، و هذا يعني أن لها خصائص دورية في المكان و الزمان. لفهم خصائص الموجة بشكل أفضل، دعونا أولا نلقي نظرة أكثر تفحصا على حركة كرة على سطح الماء في حالة وجود موجة.
- يتضح السلوك الزمني للموجة من الكرة المتحركة عند النقطة على الخط العمودي؛ حيث تصور الكرة التذبذب بمنحنى الجيب والذي يدل على أن الموجة المتحركة من اليسار إلى اليمين تعتمد على الزمن.
- يمكن أن يفسر السلوك المكاني للموجة بأخذ لقطة ثابتة: حيث تعرض منحنى الجيب الثابت على طول محور المسافة بتخيل الشكل اللحظي للموجة.
إن كل من التبعية المكانية و الزمنية هي من السمات المميزة للأمواج!
يمكن أن توصف الترددية في الفضاء بإستخدام طول الموجة λ، والتي لها بعد طولي ويعطى وحدة متر و ميكرومتر و كيلومتر... ويمكن أن تقاس كمسافة بين أي متجاورين متماثلين (أو : قمم الموجات) أو غيرها من النقاط المتجاورة التي لها نفس الإزاحة و الميل.
توصف الترددية بالنسبة للوقت بالفترة T، مع البعد الزمني معطى بالوحدات ثواني أو ساعات أو سنوات. مرة أخرى يمكن قياس الفترة من الفاصل الزمني بين متجاورين متماثلين.
إن التردد f للموجة هو مقياس كمي آخر متعلق بالسلوك الزمني للأمواج. ويمكن أن يحسب من الفترة T حيث أن f=1/T. إن وحدة التردد هي 1\الزمن. إذا كان الزمن معطى بالثواني (ث) فإن الوحدة ستكون 1\ث و تسمى هيرتز (Hz).
إن السرعة c للموجة المنتشرة يمكن التعبير عنها بالتردد و طول الموجة:
سوف تشتق هذه المعادلة و تناقش بالتفصيل في الفصل الخاص بالموجات الكهرمغناطيسية.
