الضوء هو إشعاع كهرومغناطيسي.
وفقًا لنظرية بلانك، عند تعرض إلكترونات الذرة التي تدور حول نواتها لطاقة، تنتقل الإلكترونات من مستواها الأساسي إلى مستويات طاقة أعلى. ونظرًا لأن المستوى الأعلى غير مستقر لهذه الإلكترونات، فإنها تعود إلى مستواها الأساسي بمجرد إزالة مصدر الطاقة. ووفقًا لنظرية بلانك، يتم إطلاق الطاقة المخزنة أثناء هذا الانتقال على شكل ضوء في هيئة حزم طاقة تُعرف بالفوتونات.
يتناسب طول موجة الضوء المنبعث تناسبًا مباشرًا مع مقدار الطاقة المحررة. ويتم التعبير عن هذا التناسب باستخدام ثابت بلانك (h) كما في المعادلة التالية:
E = hυ
حيث h هو ثابت بلانك، υ هو التردد (المرتبط عكسيًا بطول الموجة)، و E هي الطاقة.
انبعاث الضوء على شكل موجات كهرومغناطيسية
في نظرية انتشار الضوء على شكل موجات كهرومغناطيسية، يُعتبر الضوء نوعًا من الطاقة الكهرومغناطيسية. تُعرف الموجات الكهرومغناطيسية التي يتراوح طولها بين 380 و780 نانومتر، والتي يمكن للعين البشرية رؤيتها، بالضوء المرئي. والضوء المرئي هو مزيج من أطوال موجية مختلفة.
يُظهر الشكل أدناه طيف الموجات الكهرومغناطيسية والألوان المرتبطة بها:
توجد عند طرفي طيف الضوء المرئي الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية.
الأشعة تحت الحمراء
تتراوح موجات الأشعة تحت الحمراء بين 780 و1000 نانومتر. هذه الموجات غير مرئية للعين البشرية. عند اصطدام الأشعة تحت الحمراء بجسم ما، يتم امتصاصها وتحويلها إلى حرارة. وتُعد الأشعة تحت الحمراء الوسيلة الرئيسية لنقل حرارة الشمس إلى الأرض.
الأشعة فوق البنفسجية (UV)
الأشعة فوق البنفسجية، التي تُعرف اختصارًا بـ UV، ضرورية للعديد من العمليات الحيوية على الأرض. تتراوح أطوال موجاتها بين 100 و380 نانومتر، وتنقسم إلى ثلاث فئات: UV-A، UV-B، وUV-C.
ماهية الضوء
يقع طيف UV-A المسؤول عن تسمير البشرة ضمن نطاق 315–380 نانومتر.
يتسبب طيف UV-B في احمرار الجلد، الالتهابات، وحروق الشمس، ويقع ضمن نطاق 280–315 نانومتر.
أما طيف UV-C، الذي يتراوح بين 100–280 نانومتر، فيعمل على تدمير الهياكل الخلوية، مما يجعله مفيدًا في التعقيم والتطهير.
وعلى الرغم من الفوائد الإيجابية للأشعة فوق البنفسجية (على سبيل المثال، يساعد طيف UV-B الجسم في إنتاج فيتامين D)، فإن التعرض المفرط لهذه الأشعة يمكن أن يكون ضارًا للجسم.
تمتص طبقة الأوزون جزءًا كبيرًا من الأشعة فوق البنفسجية للشمس، خاصةً طيف UV-C.