יום רביעי, 14 באוקטובר 2015

מושגים בסיים באופטיקה

דואליות גל-חלקיק


דואליות גל-חלקיק (ובעברית: שניוּת גל-חלקיק), היא מושג בפיזיקה הגורס כי אנרגיה וחומר יכולים להציג הן תכונות של גל והן תכונות של חלקיק. זהו מושג מפתח במכניקה קוונטית המביע את חוסר היכולת לתאר באמצעות מושגים קלאסיים כמו "חלקיק" או "גל" את התופעות הנצפות על עצמים בקנה מידה קטן.
הרעיון של דואליות מקורו בוויכוח עתיק יומין על טיבם של האור והחומר ועל הרכיבים הבסיסיים של עולמנו. מעבר למושגים של חלקיק וגל, נשאלת השאלה: האם העולם הוא רציף ביסודו או שהוא בנוי מרכיבים בדידים, שתי גישות שנדמו כבלתי ניתנות לגישור. במשך השנים נצפו תופעות שונות שהצביעו למסקנות סותרות. דוגמה לכך היא ניסוי שני הסדקים שבו ניתן לראות תופעות גם חלקיקיות וגם גליות. עם התפתחות מכניקת הקוונטים, וביתר שאת לאחר ניסוח תורת השדות הקוונטים, התגבשה הבנה המשלבת, באמצעות מבנה מתמטי לא אינטואיטיבי, את שתי הגישות לתפיסה אחת. הבנה זאת מאתגרת את תפישת המציאות הנפוצה והיא מקור לדיונים פילוסופים החורגים משאלות פיזיקליות.
לגבי סדרי גודל קטנים, מכניקת הקוונטים מקובלת בקרב הקהילה המדעית וכמעט שאין לגביה ויכוח. תופעות גליות נצפו גם עבור חלקיקים גדולים יותר ומורכבים כמו אטומים ואפילו מולקולות[1]. בנוגע לשאלה האם ישנו סדר גודל מסוים בו הדואליות כבר לא מתקיימת והמציאות כפי שאנו חווים אותה משתקפת בחוקי הפיזיקה, אין עדיין קונצנזוס.

אורך גל ,תדר גל,ספקטרום הגל האקלטרו מגנטי,

צבעים ואורכי גל[עריכת קוד מקור | עריכה]ספקטרום הצבעים של אור נראה עם אורכי הגל בננומטר.


Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – צבע


אורך גל בפיזיקה הוא המרחק בין שני שיאים סמוכים של הגל. אורכי הגל השונים באור מתפרשים על ידי המוח האנושי כצבעים, מאדום באורכי הגל הגדולים ביותר ועד סגולבאורכי הגל הקצרים ביותר. ניתן לראות את קשת הצבעים ואורך הגל שלהם באיור. אורך הגל קשור ביחס הפוך לתדירות הגל, באמצעות הנוסחה:
f=\frac{c}{\lambda}, שבה \ f היא התדירות, \ \lambda הוא אורך הגל ו-\ c היא מהירות האור.
התדירויות בספקטרום הנמצאות מיד מחוץ לטווח הראייה של העין האנושית נקראות על סגול (UV - UltraViolet) בתדירות הגבוהה ותת אדום (IR - InfraRed) בתדירות הנמוכה. ישנם בעלי חיים המסוגלים לראות על סגול (דבורים למשל), או תת-אדום (נחשים למשל). על אף שבני אדם לא יכולים לראות את סוגי האור הללו, ניתן לחוש בהשפעתם: תת-אדום בעוצמה מסוימת יכול לחמם את העור באופן מורגש, בעוד על סגול גורם לעור לאחר זמן מסוים לשיזוף. קיימות מצלמות היכולות לקלוט תת-אדום ולהמיר אותו לאות חשמלי ולתמונה. באופן דומה ניתן "לראות" אור על סגול על ידי המרתו לאור נראה באמצעות פלואורסצנציה.