Гэрэл бол олон зууны турш эрдэмтэд, философичдын сонирхлыг татсаар ирсэн гайхалтай үзэгдэл юм. Үндсэндээ гэрэл нь долгион ба бөөмсийн аль алиныг нь гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ ойлголтыг долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал гэж нэрлэдэг. Энэ хичээлээр бид гэрлийн долгионы тал дээр анхаарлаа төвлөрүүлж, түүний шинж чанар, зан төлөв, бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийн талаарх бидний ойлголтод үзүүлэх нөлөөг судлах болно.
Гэрлийн долгион нь хүний нүдэнд харагдах цахилгаан соронзон цацрагийн нэг хэлбэр юм. Эдгээр долгионууд нь орон зай, бодисоор дамждаг хэлбэлздэг цахилгаан ба соронзон оронуудаас бүрддэг. Механик долгионоос ялгаатай нь зөөвөрлөх орчин шаарддаг гэрлийн долгион нь вакуумаар тархаж, орчлон ертөнц даяар асар их зайг туулах боломжийг олгодог.
Вакуум дахь гэрлийн хурд нь ойролцоогоор \(3.00 \times 10^{8}\) секундэд метр ( \(c\) ) бөгөөд энэ нь физикийн үндсэн тогтмол юм. Энэхүү гайхалтай хурд нь гэрлийг нарнаас дэлхий рүү 8 минутын дотор 150 сая км замыг туулах боломжийг олгодог.
Хэд хэдэн үндсэн шинж чанарууд нь гэрлийн долгионыг тодорхойлдог:
Гэрлийн долгион нь материал болон бусад долгионтой харьцахдаа хэд хэдэн зан үйлийг харуулдаг:
Гэрлийн долгионы үйлдлийг математикийн хувьд долгионы тэгшитгэлээр тодорхойлж болно.
\( \frac{\partial^2 u}{\partial t^2} = c^2 \nabla^2 u \)\(u\) нь долгионы функцийг, \(t\) цаг хугацаа, \(c\) нь орчин дахь гэрлийн хурд, \(\nabla^2\) нь Лаплацийн оператор бөгөөд долгионы орон зайд тархалт.
Гэрлийн долгионы тухай ойлголт нь технологи, шинжлэх ухаанд томоохон дэвшилд хүргэсэн. Жишээлбэл:
Эдгээр програмууд нь гэрлийн долгионы талаарх бидний ойлголт орчин үеийн нийгмийг хэрхэн бүрдүүлсэн талаар зөвхөн гадаргууг зурж өгдөг. Гэрлийн долгионы үндсэн шинж чанарууд болох хурд, долгионы урт, давтамж, далайц зэрэг нь янз бүрийн салбарт инновацийг хөгжүүлсээр байна.
Хүмүүс харагдах гэрэл гэгддэг цахилгаан соронзон спектрийн багахан хэсгийг л харж чаддаг бол гэрлийн долгион нь өргөн хүрээний долгионы уртыг хамардаг. Үзэгдэх гэрлээс гадна цахилгаан соронзон спектр нь хэт ягаан туяа, хэт улаан туяа, богино долгион, радио долгион гэх мэтийг агуулдаг бөгөөд тус бүр өөрийн гэсэн өвөрмөц шинж чанар, хэрэглээтэй байдаг.
Бидний мэдэрч буй өнгө нь гэрлийн долгионы уртаар тодорхойлогддог бөгөөд харагдах спектрийн хамгийн богино төгсгөлд ягаан (380 нм), улаан нь хамгийн урт (ойролцоогоор 700 нм) байдаг. Өнгө бүр нь энэ хүрээн дэх тодорхой долгионы урттай тохирч, дэлхий дээр бидний мэдэрч буй өнгөний баялаг палитрыг бий болгодог.
Гэрлийн долгионы шинж чанарыг харуулсан нэг энгийн туршилт бол интерференцийн үзэгдлийг харуулсан давхар ангархай туршилт юм. Гэрэл ойр зайтай хоёр ангархайгаар дамжин дэлгэцэн дээр ирэхэд тод, бараан захын хэв маягийг үүсгэдэг. Энэ хэв маягийг зөвхөн гэрлийн долгионы шинж чанараар тайлбарлаж болно, учир нь ан цав тус бүрийн долгион нь бүтээмжтэй, сүйтгэгч байдлаар харилцан үйлчилдэг.
Өөр нэг нийтлэг туршилт бол цагаан гэрлийг түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн өнгө болгон тараахын тулд призм ашиглах явдал юм. Янз бүрийн долгионы урттай гэрлүүд призмээр дамжин өнгөрөхдөө янз бүрийн хэмжээгээр хугарч (нугалж), спектр үүсгэн тархдаг тул ийм дисперс үүсдэг. Энэхүү туршилт нь долгионы уртын тухай ойлголт, өнгөний хамаарлыг маш сайн харуулсан.
Энэ хичээлээр бид гэрлийн долгионы үндсэн ойлголт, тэдгээрийн шинж чанар, зан үйл, бидний өдөр тутмын амьдрал, шинжлэх ухааны ойлголтод үзүүлэх гүн гүнзгий нөлөөллийг судалсан. Долгионы урт, давтамж, далайц зэрэг үндсэн шинж чанаруудаас эхлээд тусгал, хугарал, дифракц, интерференц зэрэг нарийн төвөгтэй зан үйлүүд хүртэл гэрлийн долгион нь байгалийн хүчний нарийн төвөгтэй балетыг илчилсээр байна. Гэрэлт ертөнцөөр аялсан бидний аялал нь хүний сониуч зан, мэдлэгийг тасралтгүй эрэлхийлж, нээлт, шинийг бүтээх замыг гэрэлтүүлж буйн нотолгоо юм.
