الطول الموجي للضوء المرئي وحسابه

العالم 'السير إسحاق نيوتن' عالم رياضيات وعالم لاهوت ومؤلف وعالم فيزيائي وعالم فلك. يُعرف على نطاق واسع بأنه أحد أهم العلماء في كل العصور. إنه الشخصية الرئيسية في ثورة العلم. كان أول شخص يفحص الضوء المرئي من الشمس الذي ينتقل عبر منشور ويولد شعاعًا ضوئيًا. يمكن فصل هذا الشعاع إلى ألوان عديدة مثل VIBGYOR (البنفسجي ، النيلي ، الأزرق ، الأخضر ، الأصفر ، البرتقالي ، والأحمر. روجر باكون هو فيلسوف إنجليزي أول شخص وضع علامة على هذا الطيف في كوب من الماء. عند الإشعاع الكهرومغناطيسي يحدث داخل قسم معين من المجال الكهرومغناطيسي يُعرف بالضوء. بشكل عام ، يشير مصطلح الضوء إلى الضوء المرئي وهو مرئي للعين البشرية. من الناحية التجريبية ، تم العثور على سرعة الضوء في الفراغ لتكون 299،792 ، 458 م / ث أو 3 × 108 م / ث. تقدم هذه المقالة لمحة عامة عن الطول الموجي للضوء المرئي وعمله

ما هو الطول الموجي للضوء المرئي؟

عندما يحدث الإشعاع الكهرومغناطيسي داخل قسم معين من الطيف الكهرومغناطيسي يُعرف بالضوء. بشكل عام ، يشير مصطلح الضوء إلى الضوء المرئي وهو مرئي للعين البشرية. من الناحية التجريبية ، تم العثور على سرعة الضوء في الفراغ لتكون 299،792 ، 458 م / ث أو 3 × 108 م / ث. في بعض الأحيان في الفيزياء ، يشير أي إشعاع كهرومغناطيسي لأي طول موجي إلى مصطلح الضوء. تتوفر أنواع مختلفة من الإشعاعات مثل الراديو وجاما و أفران ميكروويف ، والأشعة السينية. كل هذه أشكال من الضوء ودراستها تسمى البصريات. نحن نعلم أن الضوء لا ينتقل في خط مستقيم ولكنه ينتقل في شكل موجة عرضية. تشمل هذه الموجات القيعان والقمم المتتالية. يمكن تعريف الطول الموجي بأنه المسافة بين قمتين وحوضين. وحدات الطول الموجي هي ميكرومتر أو نانومتر. رمز الطول الموجي هو 'λ'.

الطول الموجي

تصنيف الكهرومغناطيسي يمكن عمل الموجات بناءً على التردد وبخلاف الطول الموجي. يتراوح مدى الطول الموجي للضوء المرئي من 400 نانومتر إلى 700 نانومتر. في الطيف الكهرومغناطيسي الكامل ، يشكل الضوء جزءًا صغيرًا فقط. تشمل الموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات العالية والأطوال الموجية الأقصر أشعة مختلفة مثل الأشعة فوق البنفسجية وجاما والأشعة السينية. وبالمثل ، فإن الموجات الكهرومغناطيسية التي تستخدم ترددات أقل وأطوال موجية طويلة تشمل الموجات الدقيقة ، IR ، موجات التلفزيون والراديو.

• بالنسبة لأشعة جاما ، يتراوح مدى التردد من 1020 إلى 1024 ونطاق الطول الموجي هو 10-12 م
• بالنسبة للأشعة السينية ، يتراوح مدى التردد من 1017 إلى 1020 ونطاق الطول الموجي هو 1 نانومتر إلى 1 مساءً
• بالنسبة للأشعة فوق البنفسجية ، يكون مدى التردد من 1015 إلى 1017 ومدى الطول الموجي هو 400 نانومتر إلى 1 نانومتر.
• بالنسبة للأشعة المرئية ، يتراوح نطاق التردد من 4 إلى 7.5 × 1014 ونطاق الطول الموجي أقل من 750 نانومتر - 400 ن
• بالنسبة للأشعة القريبة من الأشعة تحت الحمراء ، يكون نطاق التردد 1 * 1014 - 4 * 1014 ونطاق الطول الموجي أقل من 2.5 ميكرومتر - 750 نانومتر
• بالنسبة للأشعة تحت الحمراء ، يتراوح مدى التردد من 1013 إلى 1014 ونطاق الطول الموجي هو 2.5 ميكرومتر إلى 2.5 ميكرومتر
• بالنسبة لأشعة الميكروويف ، يكون نطاق التردد 3 * 1011-1013 ونطاق الطول الموجي أقل من 1 مم إلى 25 ميكرومتر
• بالنسبة لأشعة الراديو ، يبلغ مدى التردد 1 مم

ما هو الطيف المرئي؟

الطيف المرئي هو منطقة مرئية من الموجة الكهرومغناطيسية ويمكن ملاحظته لعيون الإنسان. يتراوح مدى الطيف المرئي في الطيف الكهرومغناطيسي من منطقة الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن يتراوح نطاق الكشف عن طيف الضوء من 400 نانومتر إلى 700 نانومتر. بمجرد عبور هذا النطاق ، لا يمكن للعين البشرية مراقبة الموجات الكهرومغناطيسية. لكن يمكن ملاحظة هذه الموجات مثل ألوان قوس قزح حيثما يحتوي كل لون على طول موجي مختلف.

المجال الكهرومغناطيسي

• بالنسبة للون الأحمر ، يتراوح مدى الطول الموجي من 750 إلى 610 نانومتر ويتراوح التردد من 480 إلى 405 تيراهيرتز.
• بالنسبة للون البرتقالي ، يتراوح مدى الطول الموجي من 610 إلى 590 نانومتر ويتراوح التردد من 510 إلى 480 تيراهيرتز.
• بالنسبة للون الأصفر ، يتراوح مدى الطول الموجي من 590 إلى 570 نانومتر ويتراوح التردد من 530 إلى 510 تيراهيرتز.
• بالنسبة للون الأخضر ، يتراوح مدى الطول الموجي من 570 إلى 500 نانومتر ويتراوح التردد من 580 إلى 530 تيراهيرتز.
• بالنسبة للون الأزرق ، يتراوح مدى الطول الموجي من 500 إلى 450 نانومتر ويتراوح التردد من 670 إلى 600 تيراهيرتز.
• بالنسبة للون النيلي ، يتراوح مدى الطول الموجي من 450 إلى 425 نانومتر ويتراوح التردد من 600 إلى 700 تيرا هرتز.
• بالنسبة للون البنفسجي ، يتراوح مدى الطول الموجي من 425 إلى 400 نانومتر ويتراوح التردد من 700 إلى 790 تيراهيرتز.

كيف يتم حساب الطول الموجي للضوء؟

عندما يكون للضوء خصائص مثل جسيم وموجة ، فيمكن التعبير عنها في معادلتين.

V = λ * و
ه = ح * و

أين،

سرعة الضوء 'V' ، والطول الموجي للضوء 'λ' ، وتردد الضوء 'f' ، وطاقة الموجة الضوئية هي 'E' وثابت بلانك هو 'h'

قيمة ثابت بلانك هي 6.64 × 10−34 ج / ثانية.

هنا ، تحدد المعادلة أعلاه طبيعة ضوء الموجة.

هنا ، تشير المعادلة الأولى في أعلاه إلى طبيعة موجة الضوء بينما تحدد المعادلة الثانية في أعلاه الطبيعة الدقيقة للضوء.

مثال مشكلة

يمكن حساب الطول الموجي للضوء المرئي كما يلي. قيمة التردد f = 6.24 × 1014Hz.

نعرف قيم التردد f = 6.24 × 1014Hz.

سرعة الضوء v = 3 × 108m / sec

وفقًا لمعادلة الطول الموجي للضوء λ = ν * f

λ = (3 × 10^{^ 8 /}1) * 06.24 × 10¹⁴

λ = 4.80 × 10⁻⁷

وبالتالي ، هذا كل شيء عن الطول الموجي للضوء المرئي . أخيرًا ، من المعلومات الواردة أعلاه ، يمكننا أن نستنتج أن موجات الضوء هذه هي موجات كهرومغناطيسية مرئية. يتراوح الطول الموجي لهذه الموجات الضوئية من 400 نانومتر إلى 720 نانومتر ويتم ترميزها بـ 'λ' ، بينما يتراوح تردد هذه الموجات الضوئية من 400 تيرا هرتز إلى 789 تيرا هرتز. هنا قيمة 1 THz تساوي 1012Hz. تشمل تطبيقات الضوء المرئي بشكل أساسي الأقمار الصناعية ومقياس الطيف الضوئي وقوس قزح.