και εγένετο φως !

1. Φως. Ένα θαύμα !« Ότε εγενήθησαν άστρα, ήνεσάν με φωνή μεγάλη πάντες άγγελοί μου» (Ιώβ, ΛΗ, 7). Απολαμβάνουμε και εμείς το δικό μας αστέρι, τον ήλιο μας, που γεμίζει την Γη μας με φως και ζωή. Γιατί χωρίς το φως τα φυτά δεν μπορούν να κάνουν φωτοσύνθεση (απαραίτητη για να ζήσουν), και χωρίς τα φυτά δεν μπορούμε να ζήσουμε εμείς.
Χάρις στο φως μπορούμε και προχωρούμε στο δρόμο μας, μπορούμε και κάνουμε τις δουλειές μας, μπορούμε κι’ απολαμβάνουμε τις ομορφιές του κόσμου, που στις μέρες μας δυστυχώς τις έχουμε περιφρονήσει.(Οι περισσότεροι άνθρωποι από τα πολλά φώτα των μεγαλουπόλεων, δεν μπορούν να δουν τα βράδια αστέρια στον ουρανό!). Γράφει η συνάδελφος η Αγγελική με τον ποιητικό της τρόπο: « Βγαίνω από τ’ αμάξι και εισπνέω με πάθος την πρωϊνή δροσιά. Ξαφνικά, ενώ χαζεύω αδιάφορα, το μάτι μου πέφτει σε μια τριανταφυλλιά, ρόδινη, απαλή, πανέμορφη. Μια μεγάλη διάφανη σταγόνα βροχής, αναπαυόταν πάνω σ’ ένα ροδοπέταλο. Κοίταζα εκστατική. Καθώς έπεφτε ο ήλιος πάνω της λαμποκοπούσε σαν καθαρό διαμάντι….. Το μόνο που ψέλλισα ήταν Θεέ μου ! Τόση ομορφιά ! Γιατί ποτέ πριν δεν κοίταξα ένα τριαντάφυλλο μετά από βροχή ;».
2. Τι είναι το φως.Έχουμε αναρωτηθεί ποτέ, τί είναι το φως ; Η σύγχρονη Φυσική μας λέει ότι το φως είναι ταυτόχρονα 2 πράγματα : κύμα και σωματίδια. Τι σημαίνει κύμα ; Όταν ρίχνουμε μια πέτρα στο νερό, δεν βλέπουμε τα κύματα που δημιουργούνται ; Η πέτρα προκαλεί μια ταλάντωση ( διαταραχή), και τα κύματα που βλέπουμε είναι η μετάδοση αυτής της διαταραχής(μετάδοση και ενέργειας, όχι ύλης). Το ίδιο πράγμα είναι και το φως, με την μόνη διαφορά ότι ενώ στο νερό έχουμε ταλάντωση των μορίων του νερού, στο φως δεν έχουμε ταλάντωση κάποιων υλικών μορίων, αλλά ταλάντωση ενός ηλεκτρικού και ενός μαγνητικού πεδίου που είναι κάθετα μεταξύ τους. Το φως είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα δηλ. διάδοση ενός ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου(λέγεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία).Δηλ. σε κάθε σημείο που υπάρχει φως, υπάρχουν ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία, που δεν είναι σταθερά, αλλά ταλαντώνονται(αυξομειώνεται η έντασή τους). Αυτό που λέμε ορατό φως ( το φως που βλέπουμε), είναι ένα πολύ μικρό κλάσμα αυτής της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Όλες οι υπόλοιπες π.χ. ραδιοφωνικές, μικροκύματα, υπέρυθρες, υπεριώδεις κλπ, απλά δεν διεγείρουν την όρασή μας και γι’ αυτό δεν τις βλέπουμε. Κάνουν όμως πολλά άλλα πράγματα π.χ. τα ραδιοκύματα τα πιάνει η κεραία της τηλεόρασής μας και του ραδιοφώνου μας, τα μικροκύματα πιάνονται από τα χημικά μόρια των φαγητών στους φούρνους μικροκυμάτων, οι υπέρυθρες ακτίνες πιάνονται από τα χημικά μόρια του σώματός μας και ζεσταινόμαστε, οι υπεριώδεις ακτίνες καταστρέφουν τα κύτταρά μας κλπ. Το φως όμως είναι και σωματίδια (κβάντα φωτός ή φωτόνια). Δηλ. από την φωτεινή πηγή δεν εκπέμπεται η ενέργεια κατά συνεχή τρόπο(όπως συμβαίνει στα κύματα), αλλά ασυνεχώς δηλ. σε πολύ μικρά πακέτα (φωτόνια). Φυσικά αυτά τα φωτόνια είναι τόσο μικρά που είναι αδύνατο να τα αντιληφθούμε.(Η ενέργεια ενός φωτονίου του ορατού φωτός είναι μικρότερη από το ένα τρισεκατομμυριοστό της ενέργειας που ξοδεύουμε για να κουνήσουμε λίγο το δάκτυλό μας). Τα φωτόνια δεν έχουν όλα την ίδια ενέργεια π.χ. τα φωτόνια των ραδιοκυμάτων έχουν μικρότερη ενέργεια από τα φωτόνια της υπέρυθρης, εκείνα μικρότερη από της ορατής, εκείνα μικρότερη από της υπεριώδους κ.ο.κ.
3. Τελικά τι είναι το φως : κύμα ή σωματίδια ;Αν σ’ ένα σκοτεινό δωμάτιο αφήσουμε να μπεί φώς από δυο πολύ κοντινές σχισμές, θα δούμε στον απέναντι τοίχο εναλλάξ φωτεινές και σκοτεινές γραμμές(λέγονται κροσσοί συμβολής). Το φαινόμενο αυτό λέγεται συμβολή, και οφείλεται στο ότι στον χώρο διαδίδονται φωτεινά κύματα από 2 πηγές. Στα σημεία που τα 2 κύματα φτάνουν με την ίδια φάση δημιουργούνται φωτεινοί κροσσοί, ενώ στα σημεία που τα 2 κύματα φτάνουν με αντίθετη φάση δημιουργούνται σκοτεινοί κροσσοί.(Παρόμοιο φαινόμενο παρατηρούμε και στην επιφάνεια του νερού, αν ρίξουμε ταυτόχρονα 2 πέτρες την μια κοντά στη άλλη). Συμβολή όμως συμβαίνει μόνο στα κύματα, και άρα στην περίπτωση αυτή το φως συμπεριφέρεται σαν να είναι κύμα. Όλοι μας έχουμε δει τις πόρτες που ανοίγουν αυτόματα και φυσικά γνωρίζουμε ότι γίνεται με φωτοκύτταρο. Δηλ. υπάρχει μια πλάκα ενός μετάλλου και από την απέναντι μεριά πέφτει πάνω της μια φωτεινή δέσμη (συνήθως αόρατη). Αυτή η φωτεινή δέσμη βγάζει ηλεκτρόνια από το μέταλλο. Η απόσπαση των ηλεκτρονίων γίνεται μόνο αν η ακτινοβολία είναι μιας ορισμένης ενέργειας και πάνω π.χ. ορατή και οι ισχυρότερες. Αν τυχόν περάσει κάποιος διακόπτεται η φωτεινή δέσμη, δεν αποσπώνται ηλεκτρόνια, σταματάει το ηλεκτρικό ρεύμα του μηχανισμού και η πόρτα ανοίγει. Για να τα εξηγήσουμε την απόσπαση των ηλεκτρονίων(φωτοηλεκτρικό φαινόμενο), πρέπει να υποθέσουμε ότι το φώς πέφτει πάνω στην πλάκα σε μικρά πακέτα ενέργειας(γιατί τα ηλεκτρόνια απορροφούν την ενέργεια ασυνεχώς), άρα στην περίπτωση αυτή το φως συμπεριφέρεται σαν να είναι σωματίδια. Τι τελικά είναι το φως ; Και τα δύο. Απλώς σε κάποια φαινόμενα (π.χ. συμβολή) δείχνει την κυματική του φύση και σε άλλα φαινόμενα (π.χ. φωτοηλεκτρικό) δείχνει την σωματιδιακή του φύση.
« Χριστέ το φως το αληθινόν, το φωτίζον και αγιάζον πάντα άνθρωπον ερχόμενον εις τον κόσμον»( από την ακολουθία της Πρώτης Ώρας). Θαυμαστό και πολύτιμο το φως, τι να το κάνουμε όμως αν μέσα μας έχουμε σκοτάδι ; Εδικά σ’ αυτή τη δύσκολη και αντιφατική εποχή που ζούμε (σε ποια εποχή υπήρχαν τόσα φώτα και ταυτόχρονα εκπεμπόταν τόσο πνευματικό σκοτάδι ;), είναι ιδιαίτερα επίκαιρος ο λόγος του Χριστού μας : « Εγώ ειμί το φως του κόσμου, ο ακολουθών εμοί ού μή περιπατήση εν τη σκοτία, αλλ’ έξει το φως της ζωής»( Κατά Ιωάννην, Ή,12).

Βιβλιογραφία : 1. Serway & Beichner, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, εκδ. Saunders college publishing, Philadelphia, 2000. 2. Hewitt, Οι Έννοιες της Φυσικής, Πανεπιστημιακές εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο, 1997. 3. Α. Κυριακοπούλου, Αγάπη είναι …, εκδ. Κορνηλία Σφακιανάκη, Θεσ/νικη, 2006.