ההבדל העיקרי בין טבע הגל לחלקיקי האור הוא שטבע הגל של האור אומר שאור יכול להתנהג כגל אלקטרומגנטי, בעוד שטבעו החלקיקים של האור אומר שהאור מורכב מחלקיקים הנקראים פוטונים.
דואליות גל-חלקיקים היא מושג במכניקת הקוונטים. הוא קובע שלכל החלקיקים והישויות הקוונטיות יש לא רק התנהגות גל אלא גם התנהגות חלקיקים. מושגי ה"גל" וה"חלקיקים" הקלאסיים אינם יכולים לתאר לחלוטין את התנהגותם של עצמים בקנה מידה קוונטי; לכן, תיאוריית דואליות גל חלקיקי חשובה מאוד בשביל זה.
מהו טבע הגל של האור?
גל הוא תנודה מחזורית שבאמצעותה מועברת אנרגיה דרך החלל. אופי הגל של האור קובע שהאור הוא סוג של גל אלקטרומגנטי. בני אדם יכולים לראות את הגל הזה. ההמחשה הראשונה של אופי הגל של האור הייתה שימוש בניסויים על עקיפה והפרעות.
הפקת האור היא מאחת משתי השיטות הללו - ליבון או הארה. ליבון הוא פליטת אור מחומר חם ואילו הארה היא פליטת אור במהלך נפילת אלקטרונים נרגשים לרמת האנרגיה הקרקעית.
איור 01: איור של גלים אלקטרומגנטיים
אור, כמו כל שאר הגלים האלקטרומגנטיים, יכול לעבור דרך ואקום. כמו כן, הוא תקופתי, מה שאומר שהוא חוזר על עצמו באופן קבוע הן בחלל והן בזמן.בדומה לגלים אחרים, לאור יש גם אורך גל (המרחק בין שני גלים), תדירות (מספר הגלים המתרחשים ביחידת זמן) ומהירות (בסביבות 3 x 108 מ' /s).
מהו טבע החלקיקים של האור?
חלקיק הוא חלק מהחומר. עם זאת, בטבע החלקיקי של האור, אנו קוראים לחלקיקי האור פוטונים. בשנת 1700, סר אייזק ניוטון הצהיר שאור הוא חבורה של חלקיקים מכיוון שכאשר השתמש במנסרה כדי לפצל את אור השמש לצבעים שונים, הפריפריה של הצללים שנוצרו הייתה חדה וברורה במיוחד.
איור 02: אנימציה מושגית של פיזור האור כשהוא עובר דרך פריזמה
פוטון הוא חלקיק יסודי וקוונטי של אור. אנו יכולים לחשב את האנרגיה של פוטון באמצעות המשוואה E=hv כאשר האנרגיה היא E, h הוא הקבוע של פלאנק ו-v היא מהירות האור.כאן, הגדלת עוצמת האור פירושה שהגדלנו את מספר הפוטונים שחוצים שטח ליחידת זמן. יתר על כן, לפוטון אין מסה, אבל הוא חלקיק יציב. פוטון יכול להעביר את האנרגיה שלו לחלקיק אחר במהלך אינטראקציה.
מה ההבדל בין טבע הגל לחלקיקי האור?
דואליות גל-חלקיק היא תיאוריה המתארת שלאור יש גם אופי גל וגם חלקיקי. ההבדל העיקרי בין גל וטבע חלקיקי של האור הוא שאופי הגל של האור מסביר שאור יכול להתנהג כגל אלקטרומגנטי, ואילו אופי החלקיקים של האור מסביר שהאור מורכב מחלקיקים הנקראים פוטונים.
יתר על כן, לפי המדענים, פרנצ'סקו מריה גרימלדי וסר אייזק ניוטון, שציינו לראשונה את שני הטבעים הללו של האור, פרנצ'סקו מריה גרימלדי צפה בעקיפה של האור וקבע שלאור יש התנהגות של גלים, בעוד שסר אייזק ניוטון גילה שכאשר מנסרה מפצלת את אור השמש לצבעים שונים, היקפית של הצללים שנוצרו הייתה חדה וברורה ביותר, מה שהוביל אותו לציין את טבעו החלקיקי של האור.
סיכום – גל מול חלקיקי טבע האור
תאוריית דואליות גל-חלקיקים היא תיאוריה מודרנית שגורסת שלאור יש התנהגות גל וחלקיקים כאחד. ההבדל העיקרי בין גל וטבע חלקיקי של האור הוא שטבע הגל של האור מתאר שאור יכול להתנהג כגל אלקטרומגנטי, בעוד שטבעו החלקיקי של האור מתאר שהאור מורכב מחלקיקים הנקראים פוטונים.
