نور و رنگها در فیزیک

---

نیوتن می گفت نور از ذرات تشکیل شده، اما کریستین هویگنس هلندی معتقد بود که نور نیز همانند صدا موج است! نظریه تئوریکی جیمز کلارک ماکسول اسکاتلندی قدرتمندانه ثابت کرد که نور یک موج الکترو مغناطیسی است! هاینریش هرتز آلمانی در آزمایشگاه نیز نظریه ماکسول را تایید کرد. در زمانی که همه مطمئن بودند نور موج است. ماکس پلانگ آلمانی خاصیت موجی نور را به چالش کشید و اینشتین با پدیده فتو الکتریک نشان داد که نور متشکل از ذرات است.

زمانی که فیزیکدانان از این دوگانگی متحیر شده بودند، سرانجام لویی دوبروی ثابت کرد که نور هم موج است و هم ذره! نه تنها نور بلکه هر ذره ای خاصیت موجی نیز دارد! البته برای ذرات بزرگ مانند یک توپ مشاهده خاصیت موجی امکان پذیر نیست! بنابر این نور هم یک موج الکترومغناطیسی و هم فوتون ذره ای است! در واقع نور مریی بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیس است که چشمان ما توسط آن محیط را می بیند. امواج الکترو مغناطیس به ترتیب کاهش طول موج متشکل است از امواج رادیویی ، که موج ، مادون قرمز، نورمریی ، فوق بنفش، اشعه ایکس، اشعه گاما و اشعه کیهانی. اگر چه تمام این امواج توسط کیهان و به ویژه خورشید زمین را هدف قرار می دهند، اما شدت نور مریی در سطح زمین از بقیه بیشتر است و منطقا چشمان ما و بسیاری از جانوران به همین خاطر به نور مریی حساس شده است!

همانطور که نیوتن برای اولین بار نشان داد ، نور سفید، خود از هفت نور(رنگین کمان) و در واقع سه نور اصلی زرد، قرمز و آبی تشکیل شده است. خورشید نور سفید منتشر می کند، پس چرا زرد دیده می شود؟! چون نور سفید خورشید با برخورد به اتمسفر زمین تجزیه می شود! نور آبی به خاطر طول موج کوتاه تر در جو زمین پراکنده می شود و آنچه مستقیم از خورشید به چشمان ما می رسد، نور سفیدی است که آبی آن حذف شده ، یعنی زرد! نور آبی در کل آسمان پخش می شود و به همین خاطر آسمان آبی است! البته فکر نکنید منظور این است که نور آبی خورشید به کلی حذف می شود. اگر اینطور بود که نیوتن رنگ آبی نور خورشید را کشف نمی کرد!

حال شما بگویید چرا زمان طلوع یا غروب خورشید قرمز دیده می شود؟ چرا طول موج کوتاهتر دچار پراکندگی می شود؟ چگونه نور به لیزر تبدیل می شود؟ هنگامیکه نور به اجسام برخورد می کند چه اتفاقی می افتد؟ ۱- از درون جسم کاملا عبور می کند که دو حالت دارد : عبور منظم شبیه شیشه، عبور نامنظم شبیه شیشه مات ۲- توسط جسم کاملا جذب می شود مانند اجسام سیاه (نور جذب شده به گرما تبدیل می شود). ۳- توسط جسم کاملا منعکس می شود که دو حالت دارد: انعکاس بی نظم مانند یک برگ سفید! ، انعکاس منظم مانند آینه (آینه شیشه ای است که یک طرف آن نقره اندود شده است). ۴- بخشی از نور توسط جسم جذب و بقیه از درون جسم عبور می کند مانند شیشه های رنگی! ۵- بخشی از نور توسط جسم منعکس و بقیه از درون جسم عبور می کند مانند شیشه های رفلکس! ۶- نور توسط جسم جذب و ذخیره شده و به تدریج آزاد می شود مانند اجسام فسفرسانس که به اجسام شب تاب در بین عموم معروف است (برخی اجسام امواج الکترومغناطیس غیر مریی را جذب و به نور مریی تبدیل می کنند مانند اجسام فلوئورسانس که در لامپهای مهتابی یا کم مصرف از داخل به شیشه لامپ چسبیده اند و نور فوق بنفش را به مریی تبدیل می کنند) ۷- نور توسط جسم جذب و به برق (انرژی الکتریکی) تبدیل می شود مانند سلولهای فتو ولتایی. ۸- نور توسط جسم جذب و به انرژی شیمیایی تبدیل می شود مانند برگ گیاهان با عمل فتو سنتز. ۹- بخشی از نور توسط جسم جذب و بقیه منعکس میشود مانند اجسام رنگی! اگر انعکاس منظم باشد براق و در غیر این صورت مات دیده می شوند! نور جذب شده در این اجسام به گرما تبدیل می شود.

مورد آخر باعث رنگی شدن تمام چیزهایی است که در طبیعت می بینیم! تمامی رنگها نیز از ترکیب سه رنگ اصلی آبی، زرد و قرمز به وجود می آیند. ترکیب این سه رنگ برخلاف نورها می شود سیاه! پس اگر جسمی نور قرمز مریی را جذب کند زرد دیده می شود و اگر قرمز و زرد را جذب کند، آبی خواهد شد! آب نیز نور آبی را پراکنده می کند و همچون آسمان آبی است (البته در واقع آب زلال و آسمان آبی خیلی کمرنگ هستند و در عمق کم بی رنگ دیده می شوند). در برخی رودها و دریاچه ها آب سبز دیده می شود که ناشی از انعکاس نور زرد مایل به سبز توسط شنهای زیر آب است که در ترکیب با رنگ آب سبز می شود! یک نکته عجیب لازم به گفتن است و آن اینکه از نگاه علمی بیشتر از یک طول موج رنگی در جهان خارج وجود ندارد و این مغز ماست که از اختلاف طول موج نورهای مریی استفاده کرده و رنگها را می سازد! این یک برهمکنش زیبا و مفید میان علم و حواس ماست!

گفتیم اجسامی همچون شیشه که تمام نور را عبور می دهند بی رنگ هستند، اما اگر همین شیشه کاملا خرد شود، ذرات آن نور را پراکنده کرده و بنابراین سفید دیده می شود. یخ بی رنگ است، اما برف (یخ خرد شده) سفید است. بلور واقعی نمک بی رنگ است ، اما نمک خوراکی (بلور خرد شده) سفید است! کرمهای آرایشی همانند شیر ذرات ریز ناشی از تعلیق روغن درآب هستند که نور را پراکنده کرده و سفید دیده می شوند. هرگاه این کرمها روی پوست مالیده شوند، آب و روغن از هم جدا شده و بی رنگ می شوند!

اگر ما می توانستیم بسیار سریع (متناسب با فرکانس نور) پلک بزنیم می توانستیم نور مریی را تجزیه کنیم وآنرا در رنگهای مختلف ببینیم! البته اینکار نشدنی است. با این حال مشابه آن برای دیسک نیوتنی اتفاق می افتد. دیسک نیوتنی، صفحه گردی است که از رنگهای رنگین کمان ساخته شده و طبق پیش بینی، هنگام چرخیدن سریع به رنگ سفید دیده می شود. اما با تابش نور متناوب (متناسب با فرکانس چرخش دیسک)، مجددا رنگی دیده می شود! رنگها زیبا هستند و یک نقاش با ترکیب رنگها به یک اثر زیبا می رسد، اما هیچ طرحی به زیبایی طبیعت رنگین نیست! به گفته اشو اگر گاهی از هر چه پیش ساخته ها و منفی بافی های ذهن خلاص شویم و فقط و فقط بدون هیچگونه داوری مشاهده کنیم، با دیدن هر بخشی از طبیعت اوج زیبایی را کشف می کنیم!

 نویسنده: احمد مصدر