نور، این «ذره – موج» پُر از زیبایی و راز
Measurement of the Speed of Light 

 
...
بهتر است از ویدئو یا فایل صوتی بشنوید.
فایل صوتی

اجسامی که دور از یکدیگر قرار دارند علاوه بر بُعد فضا در بُعد زمان نیز با هم فاصله دارند.
حتی منظره‌ای که از ماه می‌بینیم تاریخ گذشته است؛ یعنی از ماه، نه آن چه را که اکنون هست
بلکه، آن چه را که ۲۸/ ۱ ثانیه پیش بوده‌، می‌بینیم. در ژرفای فضا تأخیر در انتقال نور اهمیت می‌یابد.
 [Image: jFdn23e.gif]
من در گذشته نیز به تاریخ علم بویژه مبحث نور علاقه داشتم و یادم هست که در زندان شاه هم مقاله‌ نه چندان دقیقی با عنوان نور=انرژی مولد شعاع The energy that create light rays نوشتم...
...
پیش از پرداختن به موضوع اصلی این بحث - نور از منظر فیزیک و اندازه‌گیری سرعت آن - و اشاره به «اوله رومر» Ole Rømer اخترشناس دانمارکی که ۳۴۰ سال پیش در چنین روزهایی نشان داد سرعت نور قابل اندازه‌گیری است، بیاد بیاوریم هر زیبایی که به چشم ما می‌آید از پرتو نور و روشنایی است وگرنه در تاریکی، زیبایی مفهومی ندارد. اگر نور نبود رابطه ما با جهان و هرچه در آن است قطع می‌شد. نور و رنگ را از نگارگری و معماری یا زیبایی‌های طبیعت، چون فصل بهار و برگ خزان و سپیدی برف و آسمان آبی بگیریم چه چیز می‌ماند جز سیاهی و ظلمت؟
تابلوهای نقاشی ال گرکو، ون گوگ، پیکاسو، رامبرانت...، سالوادور دالی، کلود مونه، گوستاو کلیمت‏، لئوناردو داوینچی و فرانسیسکو گویا و کمال الملک، بدون رنگ و نور، جلوه و معنا ندارند. 
«حکمت»ی که امثال سُهروردی و نجم الدین کبری بنیاد نهادند مبتنی بر نور بود. هیچ شاعر و نویسنده و هنرمندی نیست که از نور نگفته و آن را به تصویر نکشیده باشد. هیچ زندانی سیاسی نیست که رهایی از خفقان و رسیدن به نور در رؤیاهای او نباشد. در همه جای دنیا از گذشته‌های دور تا همین امروز فرهنگ‌ورزان و آزادیخواهان در برابر استبداد و ظلمت شبانه، گل صبح و نور و روشنی را برجسته کرده‌ و ندا درداده‌اند از درون شب تار می‌شکوفد گل صبح.
 پرومته نور را از آسمان به زمین آورد. از هومر و دانته و گوته تا ولتر و شکسپیر و تولستوی، از خورخه لوئیس بورخس و پاپلو نرودا و توماس بورخه تا گابریل گارسیا مارکز و محمود درویش و کازانتزاکیس و تاگور...همه در پی نور بوده‌اند.
رّد پای نور در اشعار مولوی، حافظ، سعدی، شاملو، مهدی اخوان ثالث، همچنین فریدون مشیری، هوشنگ ابتهاج، سهراب سپهری، میم آزرم(نعمت میرزازاده)، اسماعیل یغمایی و...دیگران پیداست. 
کی ببینی سرخ و سبز و فور را
تا نبینی پیش ازین سه نور را
پس به ضد نور دانستی تو نور
ضد ضد را می‌نماید در صدور
ده چراغ ار حاضر آید در مکان
هر یکی باشد بصورت غیر آن
فرق نتوان کرد نور هر یکی
چون به نورش روی آری بی‌شکی (مولوی)
...
صحبت حکام ظلمت شب یلداست
نور ز خورشید جوی بو که برآید
بلبل عاشق تو عمر خواه که آخر
باغ شود سبز و شاخ گل به بر آید (حافظ)
...
نور ستارگان ستد روی چو آفتاب تو
دست نمای خلق شد قامت چون هلال من
پرتو نور روی تو هر نفسی به هر کسی
می‌رسد و نمی‌رسد نوبت اتصال من (سعدی)
...
ای آزادی/در راه تو/بگذشتم از زندان‌ها
پرپر کردم/قلب خود را/چونان گل در میدان‌ها
ای آزادی/تا نور تو/گردد در هر سو تابان/
تا نگذارم/جان بسپاری/در زنجیر دژخیمان
در توفانها/با اشک و خون/با تو می‌بندم پیمان
ای آزادی/نور خود را/برگور ما بعد از ما می‌افشان (اسماعیل وفا یغمائی)
...
هر انسانی بستگی به «نیت»ی که دارد، به‌قول مانویان قدیم و مزدکیان قدیم، روحش بر ستون‌های بامدادان خواهد آویخت و اگر نیت خیری داشته باشد در هر صبحدم با خورشید بر زمین نور خواهد پاشید.
...
آیدای خودم، آیدای احمد. شریک سرنوشت و رفیق راه من...
سرد و تاریک بودم، نور و روشنایی را به اجاق من باز آوردی- زندگی، ترکم کرده بود، زندگی آوردی... (احمد شاملو)
 
...
در کتاب مقدس می‌خوانیم:
در آغاز کلام بود...و همه‌چیز به‌واسطۀ او پدید آمد، و از هرآنچه پدید آمد، هیچ‌چیز بدون او پدیدار نگشت. در او حیات بود و آن حیات، نور آدمیان بود. این نور در تاریکی می‌درخشد و تاریکی آن را درنیافته‌است.
...
خدا نور آسمان‌ها و زمین است مثل نور او چون چراغ‌دانی است که در آن چراغی و آن چراغ در شیشه‏‌ای است آن شیشه گویی اختری درخشان است که از درخت‏ خجسته زیتونی که نه شرقی است و نه غربی افروخته می‌شود...
اللَّهُ نُورُ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ مَثَلُ نُورِهِ کَمِشْکَاةٍ فِیهَا مِصْبَاحٌ الْمِصْبَاحُ فِی زُجَاجَةٍ الزُّجَاجَةُ...
...
ایرانیان باستان، برای خداوند، نمود جسمی قائل نبودند. رو به سوی نور می‌‌کردند و همواره کوشش بر آن بود که در آتشکده، رو به مشرق باشد. نور را از مظاهر پاک اهورایی می‌دانستند.
آریایی‌های باستان، به نور (سو) سوگند یاد می‌کردند. (همان­گونه که هنوز هم در لرستان و کردستان و کرمانشاهان چنین است) و هنوز هم به محض روشن شدن چراغ، درود و تهنیت می‌فرستند. نیاکان ما روز بعد از شب یلدا را، «خورروز» می‌نامیدند یعنی «روز خورشید». خورشید، اولین سرچشمه‌ گرما و نور است که انسان بدوی با آن آشنا می‌شود. 
خشک و تر هر چه در جهان باشد
مایه‌ی سوختن در آن باشد
سوختن در هوای نور شدن
سبک از حبس خویش دور شدن
کوه هم آتش گداخته بود
بر فراز و فرود تاخته بود
آتشی بود آسمان آهنگ
دم سرد که کرد او را سنگ ؟
ثقل و سردی سرشت خارا نیست
نور در جسم خویش زندانی ست
خنده نور است کز رخ شاداب
می‌تراود چو ماهتاب از آب
نور خود چیست ؟ خنده‌ی هستی
خنده ای از نشاط سرمستی
نور در هفت پرده پیچیده ست
تا درین آبگینه گردیده ست
رنگ پیراهن است سرخ و سپید
جان نور برهنه نتوان دید
...
روزی خواهم آمد، و پیامی خواهم آورد. در رگ‌ها، نور خواهم ریخت و صدا خواهم در داد: ای سبدهاتان پر خواب! سیب آوردم، سیب سرخ خورشید...
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
بگذریم و به بحث خودمان برگردیم.
رومر و سرعت نور
۳۴۰ سال پیش در چنین روزهایی این خبر مهم بر سر زبان‌ها افتاد که سرعت نور بی حد و حساب نبوده و قابل اندازه‌گیری است...
دلم می‌خواست وقت بیشتری بود تا این موضوع را که می‌خواهم به آن اشاره کنم، بهتر و دقیق‌تر شرح دهم. از نارسایی بحث و از اینکه نمی‌توانم آن را روان تر بنویسم، پوزش می‌خواهم.
در سده هفدهم میلادی که مصادف با پایان کار صفویان و به قدرت‌رسیدن افشاریان در ایران بود، با نقطه عطفی در تاریخ علم روبرو می‌شویم و آن اندازه‌گیری سرعت نور توسط «اوله رومر» اخترشناس دانمارکی است. رومر نشان داد سرعت نور قابل اندازه‌گیری است. پیش از او همه چنین نظری نداشتند.
...
در مورد نور و چیستی این «ذره – موج» پُر از زیبایی و راز، دانشمندان بزرگی کند و کاو کرده‌اند از جمله:
قطب الدین شیرازی، کمال الدین فارسی، فاضل قوشچی(علی بن محمد سمرقندی)، ابن سهل، ابن هیثم(الحسن)، ابویوسف کندی، جووانی دومنیکو کاسینی، رنه دکارت، ویلبرورت اسنلیس Willebrord Snellius، نیوتون، هویگنس، توماس یانگ، اتین-لوئیس ملوس Étienne-Louis Malus، هرمان فون هلمهولتز و بعدها ماکس پلانک، شرودینگر، هایزنبرگ و... خیلی‌های دیگر.
فیزیکدان‌ها، بطور خاص برای اندازه‌گیری سرعت نور هم تلاش زیادی نمودند.
تا قبل از قرن هفدهم تصور عمومی این بود که چیزی به نام سرعت نور وجود ندارد. بعبارت دیگر نور می‌تواند هر فاصله را به طور آنی و بدون گذشت هیچ زمانی طی کند. کم کم روش‌هایی برای اندازه‌گیری سرعت نور ارائه شد، از جمله روش گالیله که نتیجه نداد.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
اندازه‌گیری سرعت نور
دستیار گالیله در حالیکه فانوسی در دست داشت بالای تپه‌ای ایستاد و گالیله رفت بالای تپه‌ای دیگر روبروی او. هر دو با خود فانوسی داشتند که روی آن را پوشانده بودند.
قرار بر این بود که دستیار وی به مجرد آنکه نور فانوس گالیله را ببیند، با برداشتن پرده از روی فانوس خودش به گالیله علامت بدهد. گالیله این آزمایش را با فواصل بیشتر و بیشتر تکرار کرد، اما فایده نداشت و نتوانست اختلاف زمانی بین برداشتن پرده از روی فانوس خود و دستیارش را به دست آورد. آخر سر گفت انتقال نور به صورت آنی صورت می‌گیرد و سرعت آن به حدی زیاد است که قابل اندازه‌گیری نیست.
اولین راه مؤثر اندازه‌گیری سرعت نور در سال ١۶٧۶ میلادی توسط رومر ارائه شد که کمی بعد به آن می‌پردازم.
شماری از فیزیکدانان بطور خاص برای اندازه‌گیری سرعت نور کوشیدند. از گالیله در ۱۶۳۰ تا رزا و دُرسی و آونسون در اواخر قرن بیستم. 
اوله رومر، جیمز برادلی، ایپولیت فیزیو، لئون فوکو، ویلهلم ادوارد وبر، رودولف کلراوش، جیمز کلرک ماکسول، اگوستن-ژان فرِینل، ماری آلفرد کورنو، آلبرت آبراهام مایکلسون، ادوارد مورلی، جوزف جان تامسون، سیمون نیوکام، لوییس اِسِن، آلبرت اینشتین و...

به ترتیب تاریخ:
1676 Ole Rømer
1726 James Bradley
1848 Hippolyte Fizeau
1850 Léon Foucault
1857 Weber & Kohlrausch
1868 Maxwell
1875 Cornu
1880 Michelson
1883 Thomson
1883 Newcomb
1901 Perrotin
1907 Rosa & Dorsey
1923 Mercier
1928 Mittelstaedt
1932 Pease & Pearson
1940 Hüttel
1941 Anderson 
1946 Louis Essen
1947 Jones & Conford 
1950 Bol
1950 Essen cavity resonator
1951 Bergstrand
1951 Alsakson
1952 Froome
1972 Evenson & Wells
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
نور از امواج الکترو مغناطیس تشکیل شده‌است
در سال ۱۷۲۶ جیمز برادلی با استفاده از تغییر وضعیت ستارگان نسبت به زمین سرعت نور را محاسبه کرد. حدود یک قرن بعد، در سال ۱۸۴۸، ایپولیت فیزیو با اصلاح روش گالیله به اندازه‌گیری سرعت نور پرداخت و با مشارکت لئون فوکو در آزمایش‌هایی که به ارتباط بین نور و حرارت مربوط می‌شود وارد شد.
فیزو، نوری را بین دندانه‌های یک چرخ دندانه دار تاباند. یک آینه در فاصله‌ای دورتر از ۵ کیلومتری، پرتو نور را به همان شکاف بین دندانه‌های چرخ بازمی‌تاباند. بیش از ۱۰۰ دندانه در چرخ وجود داشت و چرخ در هر ثانیه صدها بار می‌چرخید.
بنابراین، اندازه‌گیری کسری از ثانیه کار ساده‌ای بود. با تغییر سرعت چرخ، تشخیص این که در چه سرعتی گردش چرخ به اندازه‌ای سریع هست که نور از فاصله بین دندانه‌ها عبور کند، به سمت آینه رود و دوباره به همان شکاف برگردد، ممکن بود. او فهمید که نور چه فاصله‌ای را و در چه زمانی طی می‌کند. با تقسیم فاصله بر زمان، سرعت نور را محاسبه کرد.
...
لئون فوکو، هم شیوه‌های جالبی برای اندازه‌گیری سرعت نور به کار برد. اما به علت عدم دقت کافی در آزمایش و نقص دستگاه‌های فنی، به نتیجه درستی نرسید.
وی از روشی مشابه روش فیزو استفاده کرد. نور را به یک آینه چرخان تابانید. بعد از آن این نور به سمت یک آینه ثابت در فاصله دورتر منحرف می‌شد و سپس به آینه چرخان اولی بازمی‌گشت و با اندک زاویه‌ای نسبت به زاویه ابتدایی تابیده‌شدن خارج می‌شد. با اندازه‌گرفتن این زاویه تعیین سرعت نور ممکن بود.
فوکو اصل مهمی را در فیزیک بنیاد نهاد و ثابت کرد که سرعت نور در آب، کمتر از هواست. این نظریه به او کمک کرد تا به دانشمندان بفهماند که نور برخلاف آنچه تصور می‌شود، ذره‌ای نیست و از امواج نورانیِ انرژی‌دار تشکیل شده‌است.
...
با ابتکار اگوستن-ژان فرِینل Augustin-Jean Fresnel، که در مورد نور و عدسی‌ها مطالعه می‌کرد، فانوس‌های دریایی از فاصله‌های بسیار دور رویت‌پذیر شدند.
در دهه ۱۸۶۰ جیمز کلرک ماکسول James Clerk Maxwell تشخیص داد نور از امواج الکترو مغناطیس تشکیل شده‌است.
 
آلبرت مایکلسون با استفاده از آینه چرخان این طرح را دنبال کرد. مایکلسون همان کسی است که در سال ۱۸۸۷ همراه با ادوارد مورلی، یکی از مهم‌ترین و مشهورترین آزمایش‌های تاریخ فیزیک را انجام داد. آزمایشی که راه را برای پذیرش نظریهٔ نسبیت خاص اینشتین، و این دیدگاه که سرعت نور ثابت است هموار کرد.
...
لوییس اِسِن Louis Essen، فیزیک دان انگلیسی که پیش تر پیشگام استفاده از بلور لرزان کوارتز برای سنجش زمان بود، با همکاری ای. سی. گوردن – اسمیت توانست امواج ریز موجی با فرکانس‌های بسیار ویژه تولید کند. اسن در آزمایش‌های خود توانست سرعت نور را بسیار دقیق تر از پیشینیان خود تخمین بزند. 
برگردیم به رومر
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
رومر، قمرهای گالیله‌ای را رصد می‌کرد
همانطور که پیشتر گفتم اولین راه مؤثر اندازه‌گیری سرعت نور توسط رومر ارائه شد. در دوران او، اخترشناسان می‌توانستند فاصله زمین تا سیاره‌های دیگر را تخمین بزنند و می‌دانستند فاصلهٔ میان زمین تا خورشید حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر است.
رومر، در فرانسه زندگی می‌کرد و به پسر لویی چهاردهم فیزیک درس می‌داد و از حمایت دستگاه قدرت برخوردار بود. تلسکوپ بلندی(به طول سه متر) در اختیار داشت و سیاره مُشتَری(هرمز) و چهار قمر بزرگ آن موسوم به قمرهای گالیله‌ای Galilean moons را رصد می‌کرد. او می‌خواست این ادعای گالیله را – که می‌گفت با رصد تلسکوپی قمرهای مشتری می‌توان به دقت زمان سنجی کرد – بیازماید.
...
مُشتَری بزرگ‌ترین سیاره در سامانه خورشیدی است و در یک مدار کم‌و‌بیش ‌بیضی به دور خورشید می‌چرخد و همچنان که به دور خورشید می‌گردد، به دور محور فرضی خودش نیز می‌گردد.
یکی از بزرگترین ماه‌های مُشتَری، آیو(ای یو) Io نام دارد که گالیله در سال ۱۶۱۰ به وسیله اولین تلسکوپ پیدا کرد. نمی‌دانم چرا گالیله برای آن اسم Io را انتخاب کرده‌است. شاید چون در اساطیر یونانی، ایزدبانوی رود آرگوس و نوه اورانوس (آسمان) و گایا (زمین) است. دختر ایناخوس و ملیا هم هست که زئوس عاشق او می‌شود و...باقی داستان...
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
آیو، به دور سیاره مُشتَری می‌گردد
رومر متوجه شد که آیو Io، چهار بار در هفته به دور مُشتَری می‌گردد. وی دورۀ تناوب آن را هنگامی که مُشتَری در حال نزدیک‌شدن به زمین، و هنگامی که در حال دور‌شدن از زمین بود اندازه‌گیری کرد و دید این دورۀ تناوب‌ها متفاوت است. یعنی چه؟ یعنی زمان حرکت آیو Io، به دور مُشتَری از یک گردش تا گردش بعدی متغیر است.
رومر دریافت که زمان حرکت آیو Io، در هر ماه حدود ۳/۵ دقیقه و...، بیشتر می‌شود و پس از گذشت شش ماه پیاپی، تقریباً ۲۲ دقیقه بیشتر از پیش به دور مُشتَری می‌گردد.
البته در شش ماه دوم این جبران می‌شد! زمان گردش آیو Io، به دور مُشتَری، بعکس هر ماه، ۳/۵ دقیقه و...کوتاه‌تر بود. (حدود ۲۲ دقیقه در کل شش ماه)
و بدین ترتیب، زمان گردش آیو Io، به دور مُشتَری با زمان سال پیش برابر می‌شد.

رومر می‌دید هنگامی که مُشتَری و زمین در دو طرف خورشید قرار می‌گیرند، نور مُشتَری و اقمار آن ازجمله آیو Io، زمان بیشتری را طی می‌کند تا به زمین برسد و رویهم ۲۲ دقیقه تأخیر دارد و درنتیجه فاصله بیشتری را برای رسیدن به تلسکوپ رومر باید طی کند. این مسأله البته، از تغییر فاصلهٔ میان زمین و مشتری حین گردش این دو به دور خورشید ناشی می‌شد.
رومر استدلال کرد که در این ۲۲ دقیقه نور قطر مدار زمبن "diameter of Earth's orbit" را می‌پیماید. او با تقسیم اندازه قطر مدار زمین به زمان فوق سرعت نور را در ثانیه، با درصدی از اشتباه بدست آورد. این درصد خطا، ازجمله به این خاطر بود که او اندازه قطر مدار زمین را دقیق نمی‌دانست. بعلاوه، اکنون ابزار مدرن آن زمان تاخیر ۲۲ دقیقه را کمتر (حدود ۱۷ دقیقه) نشان می‌دهند.
...
رومر توجه داشت که قمر پر سرعت آیو Io، هر ۴۲ ساعت یک بار، دور مشتری می‌چرخد، با دقت بیشتر دریافت که این چرخش گاه چند دقیقه زودتر یا دیرتر روی می‌دهد(تکرار می‌شود.)

چنانچه سیاره مُشتَری در نزدیک‌ترین فاصله از زمین بود، نور سریع به رصدگر می‌رسید. اما اگر در دور‌ترین فاصله از زمین قرار داشت، نورش برای رسیدن به زمین می‌بایست کل قطر مدار زمین را هم، طی می‌کرد و طبق زمان سنجی رومر حدود ۲۲ دقیقه بیشتر طول می‌کشید. 
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
نیوتون و هویگنس، بر فرضیه رومر صحه گذاشتند
نیوتون و هویگنس، بر فرضیه رومر صحه گذاشتند. هویگنس با استفاده از داده‌های رومر و تخمین قطر مدار زمین توانست برای سرعت نور به عدد ۲۲۰٬۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه برسد که به واحدهای کنونی حدود ۲۶٪ نسبت به مقدار واقعی خطا دارد. نیوتن البته در کتاب نورشناسی خود محاسبات دقیق‌تری انجام داد. سال ۱۷۲۶، جیمز برادلی با استفاده از محاسبه‌ها‌ی رومر، سرعت نور را با دقت بیشتر محاسبه کرد و به عدد سیصد هزار کیلومتر بر ثانیه رسید. حالا که با استفاده از تداخل و یا جعبۀ تشدید می‌توان سرعت نور را راحت محاسبه کرد، ممکن است کار امثال رومر ساده به نظر برسد. اما چنین نیست و اندازه‌گیری سرعت نور نزدیک به سه قرن و نیم پیش، به معنی واقعی کلمه یک نقطه عطف بود. نقطه عطفی در تاریخ علم.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
پانویس
یکی از دقیقترین اندازه‌گیری‌های الکتریکی (برای سرعت نور)، کمیت گذردهی در تراوایی مغناطیسی است که در مؤسسه ملی استاندارد‌ها در آمریکا، به بوسیله رزا Edward Bennett Rosa و دُرسی N. E. Dorsey انجام شد که شرح آن در اینجا میسر نیست.
اوانسون K. M. EVENSON هم اندازه‌ دقیقی از سرعت نور با استفاده از لیزر Laser به دست آورده‌است.
در سال ۱۹۸۳، بیش از سه قرن بعد از اولین تلاش برای اندازه‌گیری سرعت نور، هفدهمین کنگره عمومی اندازه‌ها و وزن‌ها، اعلام نمود سرعت نور در خلأ یک ثابت جهانی و دقیقاً برابر با ۲۹۹٬۷۹۲٬۴۵۸ متر بر ثانیه (در خلأ) است. علت دقت این است که تعریف متر براساس سرعت نور و تعریف ثانیه بنا شده‌است. سرعت نور با حرف C (که احتمالاً اول کلمه ی لاتین celeritas به معنای سرعت است) نشان داده می‌شود.
...
سرعت نور مستقل از سرعت ناظر و منبع است. این ثبات سرعت نور در سال ۱۹۰۵ توسط آلبرت انیشتین بیان شد و توسط آزمایش‌های بسیاری صحت آن تائید شده‌است. اگرچه در اول مهرماه ۱۳۹۰ محققان مرکز تحقیقاتی سِرن (نزدیک ژنو در سوییس) اعلام کردند که حرکت ذرات بنیادی نوترینو با سرعتی بالاتر از سرعت نور را مشاهده کرده‌اند. اما بعداً مشخص شد خطا در آزمایش باعث چنان برداشت نادرستی بوده‌است.

Light is a truly exceptional phenomenon in the history of scienc

The history of light: waves and photons
Man has always wanted to extend his activities past sunset. Fire was his first artificial light, but it was difficult to transport. Then came grease lamps, gouged out of soft rock. These allowed the first artists to go deep within caves. Each new form of light marked an era: The grease lamp that must be regularly refilled, the candle that drips on one’s fingers, the kerosene lamp, smelly and dangerous; Until, around 1900, the arrival of magical electricity, as bright as daylight.
...
Luminous rays 
Light has long been considered divine. If we go by our cultural references, the Greeks were the first to study it. For them, light was closely linked to vision. The mathematician Euclid had the brilliant idea to represent it by thin rectilinear threads—luminous rays. He believed that the eye sent out rays to strike objects, which allowed them to be seen. Civilizations disappear, but libraries remain. In their conquest, the Arabs recovered Greek works and translated them. They inherited ancient knowledge, deepened it, and brought further innovations to it. In the year 1000, Alhazen understood how the eye functions and confirmed, contradicting Euclid, that light comes from objects. Even more importantly, based on countless experiments, he put forth the laws of reflection and refraction.
Alhazen symbolized Arabic science at its apogee in the Middle Ages, a new science based on observation, experimentation, and measurement. His books were translated into Latin and circulated throughout Europe. Copernicus, Kepler, and Galileo read them and were inspired by them; As in many other areas, it was a renaissance for science.
Galileo passed from geometric optics to instrumental optics by creating a telescope that he pointed toward the sky. He discovers thousands of stars in the Milky Way, craters in the moon, Jupiter’s satellites—here is Io—, and sunspots. He asked himself—how fast does light travel? He wanted to measure its travel time between two hills in Tuscany, using flying lanterns, but in vain; These instruments were too primitive.
The experiment would have appeared pointless to René Descartes, who believed—like most scientists had since antiquity—that light spreads instantly. In 1637 he established the law of refraction, but also searched for a solution to the problems of geometric optics. He had the great insight to return to the nature of light and launch a debate that would last three centuries.
...
The nature of light
25 years after the death of Descartes, the Danish astronomer Ole Römer, working in Paris, studied the movement of Jupiter’s satellites, used as clocks by navigators. He perceived irregularities. Io, for example, rises later and later as the Earth gets farther away from Jupiter. Römer attributed this gap to the additional time taken by light to reach earth. He estimated the time at 22 minutes for light to pass through the Earth’s orbit. He could calculate the speed of light using simple division, but unfortunately orbital dimensions were still not well-understood at the time. However, the result was there: Light has a speed, and this speed is not infinite.
This was good news to Huygens, the Dutch mathematician and astronomer. It supported his theory that light is a wave, a vibration that travels. His theory conflicted with that of an eminent English thinker, Isaac Newton, for whom light was a stream of particles. Each of the men interpreted the phenomenon of light in his own way. Take refraction, the changing of direction of light when it passes from one transparent medium to another; From air to water, for example. For Huygens, if there is refraction, it is because the speed of the light waves decreases when they penetrate the surface of the water. Newton, on the contrary, used the rules applicable to the ballistics of projectiles: If there is refraction, it is because the speed of the particles increases. This wave-particle controversy would inspire generations of thinkers after them 
In the earlier 19th century, Young, Malus, Fresnel, and Arago discovered the phenomena of diffraction, interference, and polarization, which proved the wavy nature of light. But Newton, who had found an explanation for the gravitation and movement of planets, has received immense glory and many thinkers called “Newtonians” remained partisans of the particle theory.
To define his theory, Arago proposed experimentally comparing the speed of light in water and in air. Foucault and Fizeau developed revolutionary laboratory equipment to determine the speed of light, the first using a rotating mirror and a second a serrated wheel. The key experiment was conducted in 1850. Verdict: The speed of light is slower in water. Huygens was right. The triumph was completed in 1865 when Maxwell achieved the brilliant synthesis of electricity and magnetism. Light is the sum of two waves, an electric wave and a magnetic wave. Light is an electromagnetic wave. Was the debate definitively closed? No; In 1885, Hertz showed a new phenomenon: A metal plaque lighted by ultraviolet light emits electricity, while with red light nothing happens, even when the intensity is increased. This photoelectric effect is impossible to understand if light is only a wave that carries energy. Inspired by Planck, Einstein gave the credit back to Newton’s particles. He announced in 1905 that light is composed of quanta, later called photons, particles without mass whose energy depends on the frequency of the associated wave.
Thus, depending on the nature of its interaction with matter, light manifests itself as either a wave or as particles. It would take some time to admit this subtle truth, this wave-particle duality which was stated by Broglie in 1924. Light is a truly exceptional phenomenon in the history of science! 

https://www.youtube.com/watch?v=OLCqaWaV6jA

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
منابع
RØMER AND THE SPEED OF LIGHT
...
...
...
The history of light : waves and photons
...
The history of light: the spectrum
 
Speed of Light From Direct Frequency and
Wavelength Measurements
...
سایت همنشین بهار

برای ارسال این مطلب به فیس‌بوک، آیکون زیر را کلیک کنید:
facebook