الطيف المرئي
لكي ندرك كيفية رؤية الألوان يجب علينا أن نعرف أولا شيئًا عن طبيعةالضوء. فالضوء صورة من صور الطاقة، وله سلوك مماثل لسلوك الموجات من أوجهمختلفة. وللموجات الضوئية مدى من الأطوال الموجية. والطول الموجي هو البعدبين أي نقطة في موجة والنقطة المناظرة لها في الموجة التالية. وتبدو لناالموجات الضوئية ذات الأطوال الموجية المختلفة بألوان مختلفة. ويبدو الضوءالذي يحتوي على كل الأطوال الموجية بنفس النسب، كضوء الشمس، أبيض. وتوجدبعض الخلائط من الأطوال الموجية التي تبدو أيضًا بيضاء.
وعندما يمر شعاع من ضوء الشمس، خلال قطعة من الزجاج مُشكّلة بطريقة خاصة،تسمى المنشور، فإن الأشعة المختلفة للموجات تخرج منه منحنية بزوايامختلفة. تحلل هذه الانحناءات ضوء الشمس إلى مجموعة من الألوان الزاهية. وتحتوي هذه المجموعة على كل ألوان قوس قُزَح وتُسمى الطيف المرئي. ويبدوالضوء بنفسجيًا عند أحد طرفي الطيف المرئي. ويمثل هذا الطرف البنفسجي أقصرطول موجي يمكن أن نراه. وعند الابتعاد عن هذا الطرف خلال الطيف، فإن الطولالموجي للضوء يزداد، ويبدو الضوء بالتدريج ـ أزرقَ ثم أخضرَ ثم أصفرَ ثمبرتقاليًا ثم أحمرَ، ويكون الانتقال من لون لآخر بالتدريج حيث يتداخل كللون مع الألوان المجاورة له من الطيف. ويمكن أن نرى لون الضوء ذي الطولالموجي الطويل أحمر قاتمًا.
والموجات الضوئية عبارة عن موجات كهرومغنطيسية، تتكون من أنماط من الطاقةالكهربائية والطاقة المغنطيسية. ويمثل الطيف المرئي جزءًا من الطيفالكهرومغنطيسي ـ الذي يحوي مدى الأطوال الموجية للموجات الكهرومغنطيسية. وتوجد الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما بعد الطرفالبنفسجي وخارج الطيف المرئي، كما توجد الأشعة دون الحمراء والموجاتالراديوية بعد الطرف الأحمر وخارج الطيف المرئي
الموجات الكهرومغنطيسية أنماط مرتبطة من القوى الكهربائية والمغنطيسية. تتولد هذه الموجات نتيجة لتذبذب الشحنات الكهربائية وحركتها للأماموللخلف. وهي تنتقل خلال الفضاء بسرعة الضوء وهي 299,792كم في الثانية. وأبسط الموجات الكهرومغنطيسية هي الموجات المستوية التي تنتقل عبر الفضاءفي خطوط مستقيمة. وتتغير شدة الموجة في الفضاء وعبر الزمن بقمم وقيعانمتناوبة. وتُسمى المسافة من قمة إلى قمة بالطول الموجي.
الطيف الكهرومغنطيسي يتكون من نطاقات من الأطوال الموجية المختلفة. وأهمأنواع الموجات الكهرومغنطيسية مرتبة ترتيبًا تصاعديًا حسب الطول الموجي هيأشعة جاما، فالأشعة السينية، فالضوء فوق البنفسجي، فالضوء المرئي فالأشعةتحت الحمراء، فالموجات المتناهية الصغر، ثم موجات الراديو. ويبلغ طول أشعةجاما حوالي10-11 م بينما يبلغ طول بعض موجات الراديو الطويلة أكثر من 10,000كم.
ولكل أنواع الموجات الكهرومغنطيسية خواص الضوء المرئي. فهي تنعكس وتنتشروتنكسر. ويكون اتجاه المغنطيسية في كل الموجات الكهرومغنطيسية عموديًا علىاتجاه حركتها، بينما يكون اتجاه القوة الكهربائية عموديًا على اتجاه القوةالمغنطيسية واتجاه حركة الموجات. وتساوي شدة القوة المغنطيسية دائمًا شدةالقوة الكهربائية.
استخدامات الموجات الكهرومغنطيسية. يستخدم الأطباء أشعة جاما، التي يشعهاالراديوم، في علاج السرطان. ويستخدمون كذلك الأشعة السينية لعلاج السرطان،كما يستخدمونها في تحديد مكان الاضطرابات الداخلية وتشخيصها. وتُستخدما لأشعة فوق البنفسجية في المصابيح الشمسية، وفي المصابيح الفلورية،وكمطهر. أما الموجات تحت الحمراء، التي تنبعث من الأجسام الساخنة،فتُستخدم في علاج الأمراض الجلدية، وصقل المينا. وتستخدم موجاتالمايكروويف؛ أي الموجات المتناهية الصغر، لطهو الطعام، بينما تُستخدمموجات الراديو في الإذاعة المسموعة والمرئية.
ويعتمد الاستخدام التقني للموجات الكهرومغطيسية على السهولة التي يمكن بهاالتعرف على الأطوال الموجية المختلفة وإنتاجها. ويرتبط الطول الموجي بمعدلاهتزاز الإلكترونات في مصدر الطاقة، فكلما كان الاهتزاز أبطأ ازداد الطولالموجي. وأسهل الموجات إنتاجًا هي الموجات الطويلة. وقد بدأ استخدام موجاتالراديو في الاتصالات في أوائل القرن العشرين، ولم يحدث استغلال فعّالللموجات القصيرة إلا بعد تطوير بعض النبائط كالكلايسترون وهو نوع من أنواعصمامات الموجات الدقيقة انظر: الصمام المفرغ. وقد أدى تطوير الليزر فيأوائل الستينات من القرن العشرين إلى استخدامات جديدة للموجات القصيرة. فعلى سبيل المثال، يمكن الليزر الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء من نقلالرسائل الصوتية والإشارات التلفازية.
