نور چیست؟

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.

شار نوری(لومن):

در نورسنجی، شار نوری، توان نوری یا میزان نور،معیاری است برای سنجش توان دریافت شده از نور. شار نوری را نباید با شار تابشی

که معیاری برای سنجش توان کل نور گسیل‌شده‌است اشتباه گرفت زیرا شار نوری به گونه‌ای تعریف شده تا بازتاب‌دهندهٔ حساسیت متغیر چشم

انسان به طول موجهای مختلف نور باشد.

رنگ های نور:

نور در اصل از هزاران رنگ تشکیل شده است که هفت رنگ اصلی دارد:قرمز، نارنجی، زرد سبز، ابی، نیلی، بنفش. رنگ‌های زرد، قرمز،

نارنجی حامل انرژی گرمایی هستند. ایزاک نیوتن، این موضوع را با عبور دادن نور از منشور فهمید. او در شیشهٔ پنجره اتاقش سوراخی ایجاد

کرد و منشور را با فاصلهٔ یک متری از شیشه قرار داد در نتیجه هفت رنگ نور با فاصلهٔ یک متر از یکدیگر پراکنده شدند وسپس ذره‌بین را در

مقابل هر رنگ قرار داد تا متوجه شود که گرمای نور از کجا ایجاد می‌شود.

پرتو فروسرخ:

پرتوی فروسرخ یا مادون‌قرمز(به انگلیسی: Infrared) تابشی است الکترومغناطیسی با طول‌موجی طولانی‌تر از نور مرئی اما کوتاه‌تر از تابش

ریزموج(به انگلیسی: Microwave). از آنجا که سرخ، رنگِ نور مرئی با درازترین طول‌موج را تشکیل می‌دهد، به این پرتو فروسرخ یعنی پایین‌تر

ازسرخ می‌گویند. تابش فروسرخ طول‌موجی میان ۷۰۰ نانومتر و ۱ میلی‌متر دارد.

ماهیت های نور:

ماهیت ذره‌ای

ایزاک نیوتن(به انگلیسی: Sir Isaac Newton) در کتاب خود در رساله‌ای درباره نور نوشت: پرتوهای نور ذرات کوچکی هستند که از یک جسم

نورانی نشر می‌شوند. احتمالاً نیوتن نور را به این دلیل بصورت ذره در نظر گرفت که در محیط‌های همگن به نظر می‌رسد در امتداد خط مستقیم منتشر

می‌شوند، این امر را قانون می‌نامند و یکی از مانندهای خوب برای توضیح آن، بوجود آمدن سایه است. برخی دیگر از دانشمندان نیز اظهار داشته‌اند

که نوز از ذرات در ارتعاش شدید تشکیل یافته‌است.^[۳] نیوتن معتقد بود نور از درون واسطه‌ای به نام اتر(به انگلیسی: Luminiferous aether) گذر

می‌کند که غیر مادّی است و دیده نمی‌شود. بر اساس نظریه اتر، فضا(به انگلیسی: Space) آکنده از این واسطه است. هم اکنون این نظریه باطل شده

است و معتبر نیست.

ماهیت موجی

هم‌زمان با نیوتن، کریستیان هویگنس(به هلندی: Christiaan Huygens) (۱۶۹۵–۱۶۲۹ میلادی) طرفدار توضیح دیگری بود که در آن حرکت نور

به صورت موجی است و از چشمه‌های نوری به تمام جهات پخش می‌شود. ویگنس با به کار بردن امواج اصلی و موجک‌های ثانوی، قوانین بازتاب و

شکست را تشریح کرد. حقایق دیگری که با تصور موجی بودن نور توجیه می‌شوند پدیده‌های تداخلی‌اند، مانند به وجود آمدن فریزهای روشن و تاریک

در اثر بازتاب نور از لایه‌های نازک و یا پراش نور در اطراف مانع، مانند آزمایش دوشکاف.

ماهیت الکترومغناطیس

بیشتر به خاطر نبوغ جیمز کلارک ماکسول(به انگلیسی: James Clerk Maxwell) (۱۸۷۹–۱۸۳۱) است که ما امروزه می‌دانیم نور نوعی انرژی

الکترومغناطیسی است که معمولاً به عنوان امواج الکترومغناطیسی توصیف می‌شود. گسترده کامل امواج الکتروو مغناطیسی شامل: موج رادیویی

(به انگلیسی: Radio wave)، تابش فروسرخ(به انگلیسی: Infrared)، نور مرئی(به انگلیسی: Visible light) از قرمز تا بنفش، تابش فرابنفش

(به انگلیسی: Ultra Violet)، پرتو ایکس(به انگلیسی: X-ray) و پرتو گاما(به انگلیسی: Gama ray) می‌باشد.

ماهیت کوانتومی نور

طبق نظریه مکانیک کوانتومیِ نور، که در دو دهه اول سده بیستم به وسیله ماکس پلانک(به آلمانی: Max Planck)، آلبرت انیشتین

(به آلمانی: Albert Einstein) و نیلز بور(به دانمارکی: Niels Bohr) برای اولین بار پیشنهاد شد. انرژی الکترو مغناطیسی کوانتیده است،

یعنی جذب یا نشر انرژی میدان الکترو مغناطیسی به مقدارهای گسسته‌ای به نام فوتون(به انگلیسی: Photon) انجام می‌گیرد

. ،  بسامد و  انرژی است.

اگر جسم سیاه گرم شود، در دماهای مختلف نورهای متفاوتی ایجاد می‌کند و این نورها تمام طیف مرئی را پوشش میدهند. برای مشخّص کردن

نورها و رنگ‌ها از دمای جسم سیاهی که آن را تولید میکند، استفاده می‌کنند.^[۲] نوری که از شیشه منشور می‌گذرد، به لحاظ بستگی ضریب

شکست به طول موج و یا پاشندگی مواد ، به رنگهای تشکیل دهنده آن تجزیه می‌شود (تجزیه نور سفید). مثلاً نور سفید به طیف وسیع هفت

رنگ خود تجزیه می‌گردد. طیف مرئی (visible spectrum) نام بخشی از طیف الکترمغناطیسی است که با چشم انسان قابل رویت و تشخیص است.

طول موج طیف مرئی بین ۳۸۰ تا ۷۵۰ نانومتر[۱] و بسامد آن‌ها بین ۴۰۰ تا ۷۰۰ تراهرتز است. حساسیت چشم انسان به طول موج‌های مختلف

الکترومغناطیسی متفاوت است و چشم انسان به طول موج ۰٫۵۵۵ میکرون بیشترین حساسیت را دارد. حساسیت چشم نسبت به طول موج بسیار حساس

است به طوری که در طول موج‌های ۰٫۵۱ میکرون و ۰٫۶۱ میکرون حساسیت چشم به ۵۰٪ حساسیت در ۰٫۵۵۵ میکرون کاهش پیدا می‌کند. منحنی

حساسیت چشم انسان به نور مرئی نشان‌دهندهٔ این حقیقت است که چشم انسان با گذشت زمان با شرایط محیط تطبیق یافته. دمای رنگ یا درجه حرارت

رنگ که با واحد کلوین سنجیده می شود ، بیان کنندهٔ روشنی و رنگ نور است. پدیده ترکیب رنگهای مختلف با طول موجهای متفاوت و تشکیل یک نور

جدید را درجهٔ حرارت رنگ می نامند وآنرا با واحد کلوین (k) می سنجند. هرچه درجهٔ کلوین بالاتر باشد نور متصاعد شده خنک تر و روشن‌تر خواهد

بود و به همین نحو درجهٔ کلوین پایین‌تر بیانگر نورهای گرم مانند زرد و قرمز است. لامپهای ۱۴۰۰۰ کلوین برنگ سفید دیده می شود و ۲۰۰۰۰ کلوین به رنگ آبی .

تعریف علمی دمای رنگ:

اگر جسم سیاه گرم شود، در دماهای مختلف نورهای متفاوتی ایجاد می‌کند و این نورها تمام طیف مرئی را پوشش می دهند. برای توضیح این تعریف، رنگ

فلز گداخته را در نظر بگیرید. وقتی یک تکه فولاد گداخته می‌شود، در ابتدا رنگ آن قرمز تیره می‌شود. وقتی که گرمتر شود، دارای رنگی بین آبی و سفید

می‌شود. این پدیده رابطه بین دما و رنگ را نشان می‌دهد. با بالاتر رفتن دما رنگ فلز گداخته به آبی مایل به بنفش تبدیل شده و سرانجام اشعه ماوراء بنفش

نامرئی ساطع می‌کند. وقتی قطعه فلز از منبع حرارت دور شود، رنگ آن زرد، سپس نارنجی و قرمز می‌شود. بنابراین دمای رنگ بر اساس رنگ تابیده شده

از جسمی سیاه در دمای معیین تعریف شده است و بر حسب درجه كلوین بیان میشود. دمای رنگ بیشتر از ۴۰۰۰ درجه كلوین به عنوان نور سرد و دمای رنگ

پایین‌تر از ۳۰۰۰ درجه كلوین به عنوان نور گرم در نظر گرفته می شود .