نور

نور (فیزیک)(light)
امواج الکترومغناطیسی در ناحیۀ مرئی و در طول موج‌هایی از ۴۰۰ نانومتر درحد بنفش، تا ۷۷۰ نانومتر درحد سرخ. برای نور هر دو خاصیت موجی و ذره‌ای را پذیرفته‌اند و ذرۀ‌ بنیادی یا کوانتوم نور را فوتون می‌نامند. سرعت نور و کل تابش الکترومغناطیسی در خلأ تقریباً برابر ۳۰۰هزار کیلومتر در ثانیه و ثابتی جهانی است که آن را با نماد c نشان می‌دهند. نور نوعی تابش است که بخش عمده‌ای از آن برای چشم انسان قابل رؤیت است. نوری که در خورشید تولید می‌شود، ضرورتی حیاتی برای زندگی در زمین است. این نور علاوه‌بر این‌که دیدن محیط را برای انسان میسر می‌کند، انرژی مورد نیاز را تقریباً برای همۀ موجودات روی زمین تأمین می‌کند. بسیاری از زنجیره‌های غذایی از گیاهان سبز آغاز می‌شوند. این گیاهان با استفاده از انرژی نور خورشید، غذای پرانرژی را از راه فتوسنتز تولید می‌کنند. این فرآیند عمدتاً در برگ گیاهان و از راه عملکرد سبزینۀ (کلروپلاست) یاخته‌های برگ صورت می‌گیرد. حیوانات گیاه‌خوار گیاهان را می‌خورند و جانوران گوشت‌خوار هم از حیوانات گیاه‌خوار تغذیه می‌کنند. زنجیره‌های غذایی دیگر ممکن است از بقایای گیاهان یا حیوانات مرده آغاز شود. اما در همۀ موارد، غذاهای پُرانرژی از راه زنجیره‌های غذایی تأمین می‌شوند و همۀ انواع انرژی‌ها از خورشید منشأ می‌گیرند. گیاهان نسبت‌به نور واکنش نشان می‌دهند. رشد ساقه‌ها عموماً در جهت رسیدن به نور است. این رشد را اُکسین‌ها کنترل می‌کنند. هرچند چشم انسان بخش بزرگی از نور را حس می‌کند، بعضی از انواع آن قابل رؤیت نیستند. نمونه‌ای از آن نور فرابنفش (UV) است. نور فرابنفش به دی. اِن. اِی آسیب می‌رساند و موجب جهش می‌شود. خورشید نور فرابنفش هم تولید می‌کند، ولی بخش عمده‌ای از آن پیش از رسیدن به زمین جذب جو می‌شود. با این همه، قرارگرفتن در معرض آفتاب شدید خطر ابتلا به سرطان پوست را در انسان افزایش می‌دهد.

کشف‌های اولیه. آیزاک نیوتون نخستین‌بار در ۱۶۶۶ متوجه شد نور خورشید از نسبت‌های معیّنی از رنگ‌های گوناگون تشکیل شده است، و با پاشیدگی نور می‌توان آن را به اجزای سازنده‌اش تجزیه کرد. پیش از نیوتون تصور می‌کردند پاشیدگی نور منجر به تولید رنگ‌های گوناگون می‌شود و رنگ‌های نور را از‌هم جدا نمی‌کند. پیشینیان بر این باور بودند که نور سرعتی نامتناهی دارد. محدود و متناهی‌بودن سرعت نور را اولین‌بار منجم دانمارکی، اوله رومر، در ۱۶۷۶ کشف کرد. نورشناسی یا اُپتیک رشته‌ای بسیار قدیمی از فیزیک است. عدسی‌ای از سنگ بلور را در خرابه‌های نینوا یافته‌اند و آریستوفانس در اثرش، با نام ابرها از کاربرد شیشه‌های سوزان یا عدسی ذره‌بین سخن می‌گوید. یونانیان باستان (ح ۳۰۰پ‌م) با پدیده‌های بازتاب و شکست آشنایی داشتند. فیثاغورسیان و افلاطونیان نظریه‌هایی برای بینایی مطرح کردند. کلئومیدس، که اهل روم بود و در زمان امپراتور اوگوستوس می‌زیست، به پیروی از بطلمیوس، دانش شکست را گسترش داد و توضیح داد که شکست نور در جو باعث می‌شود خورشید بعد از پایین‌رفتن از افق نیز دیده شود. حسن ابن‌هیثم (ح قرن ۱۰م)، کتابی در نورشناسی نوشت و در آن، علاوه‌بر پیشبرد علم بازتاب و شکست، نتیجۀ مطالعات فشرده‌اش را در زمینۀ اُپتیک چشم انسان شرح داد. راجر بیکُن (قرن ۱۳م) مطالعات و پیش‌گویی‌هایی در اُپتیک داشت که بعضی از آن‌ها بعدها، با ساخته‌شدن اولین تلسکوپ‌ها به‌دست گالیله (۱۶۰۹)، به تحقق پیوستند. ویلبرورد اسنل، اهل لیدن، تقریباً در همان‌ زمان قانون شکست را کشف کرد و نیوتون آن را با فرض نظریۀ ذره‌ای توضیح داد. بنابراین نظریه، جسم درخشنده سیلی از ذرات نور گسیل می‌کند که به خط مستقیم در فضا منتشر می‌شوند. کریستیان هویگنس، از معاصران نیوتون، نظریۀ موجی نور را عرضه کرد، اما کارهای بزرگ نیوتون در زمینۀ نور و همچنین شهرت بسیار زیادش، نظریۀ هویگنس را تحت‌الشعاع قرار داد. اوگوستین فرنل (۱۷۸۸ـ۱۸۲۸) و تامس یانگ (۱۷۷۳ـ۱۸۲۹) با شواهدی حاصل از آزمایش‌های پراش و تداخل پایه‌های نظریۀ هویگنس را مستحکم کردند.

نظریه‌های نوین. قرن ۱۹ شاهد تحولات نظریۀ اثیر بود. در آن زمان اثیر را محیطی درنظر می‌گرفتند که نور در آن منتشر می‌شود. این نظریه جای خود را به نظریۀ موج الکترومغناطیسی داد. این امر پس از اندازه‌گیری‌های دقیق سرعت نور صورت گرفت و پژوهش‌های نظری جیمز ماکسول را تأیید کرد. گسیل نور از اجسام خوددرخشنده پدیده‌ای اتمی است که ماکس پلانک، نیلس بور، و دیگر دانشمندان فیزیک با نظریۀ کوانتومی آن را به‌خوبی توضیح داده‌اند. همچنین، جذب نور، و به‌ویژه گسیل الکترون از سطوح فلزی‌ای که تحت تابش نور قرار می‌گیرند (اثر فتوالکتریک)، نیز با نظریۀ کوانتومی توضیح داده شدند. با این همه، بعضی از خواص نور فقط با فرضیۀ انتشار نور به‌صورت امواج الکترومغناطیسی قابل توضیح‌اند و به‌همین سبب، نظریۀ کوانتومی را برای توضیح خواصی مانند اثر فتوالکتریک، و نظریۀ موج الکترومغناطیسی را برای توضیح پدیده‌هایی مثل تداخل به‌کار می‌بریم. ارتباط بین این دو نظریه را اصل عدم قطعیت ورنر هایزنبرگ بیان می‌کند. نیز ← شکست؛ پراش؛ تداخل_(فیزیک)

 

---