وبالتالي، فإن سبب لون الضوء الأزرق هو أن طوله الموجي في الطيف المرئي منخفض، وهو أكثر نشاطًا من الضوء الأحمر ذي الطول الموجي الأطول، وقد تم تحديد العلاقة بين التردد الذي (عدد قمم الموجة التي تمر عبرها تمرر نقطة معينة في فترة زمنية) والطول الموجي للموجات الكهرومغناطيسية بالصيغة (c = λ f).

تعريف الموجة

الموجة تعني الاضطرابات التي تحدث في جسيمات المادة، وأشهر مثال يمكن إعطاؤه للموجات السطحية التي تتحرك عبر الماء، ويظهر الضوء والصوت وحركة الجسيمات دون الذرية خصائص أقرب إلى الموجة ومع أبسط الموجات هو الاضطراب. يتأرجح بشكل دوري بطول موجة وتردد ثابت.

الموجات الميكانيكية مثل الصوت تتطلب بعض الوسائل لاختراقها، بينما الموجات الكهرومغناطيسية لا تحتاج إلى وسيط لتحركها بل تنتشر في الفراغ، وهناك نوعان من الموجات أحدهما طولي والآخر عرضي، الأول يقترب من التشابه. إلى ما يمر بالماء بينما النوع الثاني من الموجات هو موجات وهي تشبه الموجات الموجودة في الصوت.

تحديد الطول الموجي

يُعرَّف الطول الموجي بأنه المسافة بين وحدات الموجة المتشابهة والمتطابقة، مما يشير إلى أنها المسافة بين الأطوار المتشابهة بين الوادي مع الوادي أو القمة ذات القمة.

أما الضوء المرئي فيتراوح طوله الموجي ما بين 400 و 700 نانومتر، ومصدر انبعاث هذا الضوء هو ضوء الشمس، ويمكن للعين البشرية رؤيتها وهي ترى قوس قزح وما يتكون من ألوان، والضوء المرئي هو قسم واحد من الطيف الكهرومغناطيسي وهو القسم الوحيد الذي تستطيع العين البشرية رؤيته.

تعريف التردد

تم تحديد التردد من قبل الفيزيائيين، مما يجعل من الممكن فهم معناه وبالتالي العلاقة بينه وطول الموجة، لأن التردد هو عدد تذبذبات الموجة لكل موجة في الوقت المناسب، ويقاس بالهرتز (هرتز). وفي هذا الصدد الناس القدرة على سماع الأصوات على ترددات من عشرين إلى عشرين ألف هرتز.

تم تعريف الأصوات ذات الترددات التي تقع في نطاق الأذن البشرية على أنها الموجات فوق الصوتية، بينما كانت الأصوات ذات الترددات الأقل من النطاق المسموع تسمى الموجات فوق الصوتية.

العلاقة بين الطول الموجي والتردد هي علاقة مباشرة

يرتبط الطول الموجي والتردد ارتباطًا وثيقًا، لأنه كلما زاد الطول الموجي، يتناقص التردد والعكس صحيح، وهو ما يحدث بسبب مرور جميع موجات الضوء في الفراغ بنفس السرعة، مما يشير إلى أن التردد يتناسب عكسياً مع الطول الموجي، هي، العلاقة بينهما هي علاقة مباشرة تصمد من حيث عدد قمم الموجة التي تمر عند نقطة معينة في الثانية، والتي يتم تحديدها وفقًا لطول الموجة، حيث أن قيمة التردد أكبر من الطول الموجي.

رمز الطول الموجي

العلاقة بين الطول والطول الموجي والتردد (c = λ f)، وبالتالي فإن كل رمز من الرموز في هذه العلاقة يتعلق بالأشياء التالية:

  • λ: الطول الموجي بالأمتار.
  • f: التردد في الدورة في الثانية من الزمن.
  • ج: سرعة الضوء.
  • مثال: تنتج أعلى طاقة لطول موجة تتعرف عليه العين البشرية من العلاقة التالية بين التردد وطول الموجة (c = λ f) وينتج التردد من العلاقة (f = c / λ) وهنا التردد يساوي سرعة الضوء (3) * 10 ^ 8) على الطول الموجي (3.8 * 10 ^ (- 7)) للحصول على النتيجة التالية 7.9 * 10 ^ 14 هرتز لتردد الموجة.

العلاقة بين الطول الموجي ودرجة الحرارة

وضع الفيزيائي (فيينا) قانونًا حصل بموجبه على جائزة نوبل في الفيزياء (1911 م)، وهذا القانون يشرح العلاقة بين درجة حرارة مادة مثالية، تنبعث من جميع ترددات الضوء، وقانون (فيينا)، الطول الموجي من كل موجة تتغير مع تغير درجة الحرارة.

لقد غيرت فيينا أيضًا تردد الإشعاع في التسعينيات ونتيجة لذلك يتم امتصاص كل ما يفلت من الأشعة، وفرصة الحصول على جزء منه، ويخرج الإشعاع من الحفرة مرة أخرى، وعندها يخرج الإشعاع من هذه الحفرة يقترب الإشعاع الكهرومغناطيسي لجسم التوازن ودرجة حرارة الفرن.

توصل الفيزيائي (فيينا) إلى استنتاج مفاده أن كل طول موجي له طاقة إشعاعية قصوى عند طول موجي معين وأن الحد الأقصى له ينتقل إلى أطوال موجية أقصر مع زيادة درجة الحرارة، وبناءً عليه القانون الذي وضعته فيينا بشأن نقل طاقة الإشعاع إلى ترددات أعلى يشار إلى ارتفاع درجة الحرارة بواسطة أجسام الأشعة تحت الحمراء الدافئة.

نظرية موجات الضوء

تمثل هذه النظرية الضوء كموجة في الطبيعة، وتطورت نظرية هويجنز عن انكسار الضوء على أساس مفهوم الطبيعة الموجية للضوء، حيث أظهرت هذه النظرية أن سرعة الضوء في أي مادة تتناسب طرديا مع مؤشر الانكسار. كما افترض Huygens أنه كلما زاد انكسار الضوء أو ثنيه بواسطة مادة، كلما كان تحركه أبطأ عبر هذه المادة.

في عام 1690 بعد الميلاد، اقترح Huygens أن موجات الضوء تنتقل عبر الفضاء عبر الأثير، بقصد وجود مادة عديمة الوزن ككيان مرئي في أجزاء مختلفة من الفضاء والهواء، وأن استكشاف الأثير قد يستهلك الكثير من الموارد في القرن التاسع عشر، حيث أن هذه النظرية استمرت حتى نهاية القرن التاسع عشر كما يتضح من النموذج الذي اقترحه تشارلز ويتستون عن الأثير الذي يحمل موجات الضوء بزاوية متعامدة في سياق زيادة الطول الموجي.

نتيجة لهذا البحث، توصل Huygens إلى الاعتقاد بأن الأثير يهتز في نفس الاتجاه، ووصف أيضًا كيف تخلق كل موجة من موجاتها الخاصة التي تضاف لاحقًا إلى واجهة الموجة، واعتمد على هذه النظرية لتطوير نظرية ظاهرة الانكسار وشرح سبب عدم اصطدام الأشعة بالضوء فيما بينها عند عبورها وعندما يمر الضوء عبر ثقب ضيق يبدأ الشعاع بالانتشار والتوسع أكثر من المتوقع وهو ما تفعله نظرية الموجة يعطي الضوء مصداقية كبيرة.