نور

نور

نور مرئی یا نور یا پرتو(به انگلیسی: Light)، یک تابش الکترومغناطیسی(به انگلیسی: Electromagnetism) و حاوی فوتون(به انگلیسی:Photon) است که به چشم انسان و دیگر موجودات مرئی نمایان می‌شود. نور مرئی با طول‌موجی از حدود ۳۸۰ تا حدود ۷۴۰ نانومتر در بین دو نور نامرئی فروسرخ(به انگلیسی: Infrared) که در طول‌موج‌های بلندتر و فرابنفش(به انگلیسی: Ultraviolet) که با طول‌موج‌های کوتاه‌تر یافت می‌شود، قرار دارد.

پرتو دارای تعریف دقیقی نیست، جسمِ شناخته شده یا مدل مشخص که شبیه آن باشد وجود ندارد؛ ولی لازم نیست فهم هر چیز بر شباهت بنا شده باشد. نظریه الکترومغناطیسی(به انگلیسی: Electromagnetism) و نظریه کوانتومی(به انگلیسی: Quantum mechanics) با هم ایجاد یک نظریه نامتناقض و بدون ابهام می‌کنند که تمام پدیده‌های نوری را توجیه می‌کنند.

نظریه جیمز کلرک ماکسول(به انگلیسی: James Clerk Maxwell) درباره انتشار الکترومغناطیس و نوربحث می‌کند در حالیکه نظریه کوانتومی برهم کنشِ نور و ماده یا جذب و نشر آن را شرح می‌دهد، از آمیختن این دو نظریه، نظریه جامعی که الکترودینامیک کوانتومی نام دارد، شکل می‌گیرد.

نظریه‌های الکترومغناطیسی و کوانتومی علاوه بر پدیده‌های مربوط به تابش بسیاری از پدیده‌های دیگر را نیز تشریح می‌کنند بنابراین می‌توان منصفانه فرض کرد که مشاهدات تجربی امروز، کم‌وبیش در چارپوبِ ریاضی جوابگوست. سرشت نور کاملاً شناخته شده‌است اما در مورد واقعیت نور هم‌چنان پرسش وجود دارد.

سرعت نور

سرعت نور در خلاء دقیقاً ۲۹۹٬۷۹۲٬۴۵۸ متربرثانیه است. چون هم اکنون در دستگاه SI از یکای(به انگلیسی: Units of measurement) متر استفاده می‌شود، سرعت دقیق نور نیز با یکای متر تعریف شده است. در گذشته، فیزیک‌دانان بسیاری تلاش کردند تا سرعت نور را بدست آورند که از میان آنان می‌توان به گالیلئو گالیله(به ایتالیایی: Galileo Galilei) اشاره کرد که در قرن ۱۷ میلادی برای بدست آوردن سرعت نور تلاش کرد.

همچنین اوله رومر(به دانمارکی: Ole Rømer)، فیزیکدان دانمارکی در سال ۱۶۷۶ آزمایشی طراحی کرد تا با کمک یک تلسکوپ(به انگلیسی: Telescope) بتواند سرعت نور را اندازه‌گیری کند. وی گردش سیارۀ مشتری و یکی از ماه‌های آن آیو(به انگلیسی: Io) را زیر نظر گرفت. او محاسبه کرد که ۲۲ دقیقه طول می‌کشد تا نور، قطر مدار زمین را بپیماید. شور‌بختانه در آن زمان داده‌ها کافی نبود؛ اگر رومه قطر مدار زمین را داشت، سرعتی که برای نور می‌توانست بدست آورد ۲۲۷٬۰۰۰٬۰۰۰ متربرثانیه می‌بود.

در سال ۱۸۴۹ از سوی ایپولیت فیزو(به فرانسوی: Hippolyte Fizeau)، اندازه‌گیری دقیق‌تری برای بدست آوردن سرعت نور انجام شد. او پرتوهایی از نور را به سمت آینه‌ای که کیلومترها دورتر بود هدایت کرد. یک چرخ‌دندهٔ در حال گردش نیز در مسیر نور در فاصلهٔ میان منبع تا آینه و مسیر برگشت تا نقطهٔ مبدأ قرار داد. او دریافت که با یک نرخِ مشخصِ گردش، نور می‌تواند در مسیر رفت از میان یکی از فضاهای خالی روی چرخ رد شود و در برگشت از فضای خالی بعدی (سوراخ‌های متوالی) عبور کند. با داشتن فاصلهٔ آینه، تعداد دندانه‌های چرخ و نرخ گردش آن، او توانست سرعت نور را ۳۱۳٬۰۰۰٬۰۰۰ متربرثانیه بدست آورد.

لئون فوکو(به فرانسوی: Jean Bernard Léon Foucault) در ۱۸۶۲ با استفاده از آینه‌های در حال چرخش سرعت نور را ۲۹۸٬۰۰۰٬۰۰۰ متربرثانیه بدست آورد. آلبرت مایکلسون(به انگلیسی: Albert Abraham Michelson) از ۱۸۷۷ تا زمان مرگش، آزمایش‌های بسیاری را برای بدست آوردن سرعت نور طراحی کرد؛ او بیشتر بر روی آزمایش‌های فوکولت[نیاز به منبع] کار کرد و روشِ آینه‌های در گردش را پیش بُرد و تلاش کرد مدتی را که طول می‌کشد تا نور، مسیر رفت و برگشت میان کوه ویلسون تا کوه سن آنتونیو در کالیفرنیا را بپیماید بدست آورَد.

مقدار دقیق سرعت نور ۲۹۹٬۷۹۶٬۰۰۰ متربرثانیه است.

گستره طول موجی نور

نور گستره طول‌موج وسیعی دارد. ناحیه نور مرئی از حدود ۴۰۰ نانومتر(به انگلیسی: Nanometer | nm) و از آبی تا ۷۰۰ نانومتر به قرمز است که در وسط آن طول‌موج ۵۵۵ نانومتر به رنگ زرد، کهچشم انسان بیشترین حساسیت را نسبت به آن دارد یک ناحیه پیوسته که ناحیه مرئی را در بر می‌گیرد و تا فروسرخِ دور(به انگلیسی: far Infrared) گسترش می‌یابد. خواص نور و نحوه تولید سرعت نور در محیط‌های مختلف متفاوت است که بیشترین آن در خلاء و یا بطور تقریبی در هوا است در داخل ماده به پارامترهای متفاوتی بر حسب حالت و خواص الکترومغناطیسی ماده وابسته‌است.

در طبیعت طول‌موج‌های مختلفی از مشاهده شده امّا مشهورترین آن نور سفید است که یک نور ترکیب شده از سایر طول‌موج هاست. تک طول‌موج‌ها را به‌وسیله لامپ‌های تخلیه الکتریکی که معرفِطیف‌های اتمی موادی هستند که داخلشان تعبیه شده، می‌توان تولید کرد.