لكي يتم فهم معنى كلمة الطبيعة المزدوجة (إزدواجية الموجة و الجسيم) لابد من فهم أولا الطبيعة المنفردة. تعني الطبيعة المفردة في الفيزياء الكلاسيكية أنه يتم تصنيف النظام المختص بالدراسة إما جسيم أو موجة . فإذا كان جسيما تطبق عليه قوانين الأجسام مثل قوانين بقاء كمية التحرك و قوانين الحركة وقوانين التصادمات وخلافه. بالنظر إلى الجانب الأخر : إذا كان موجة لأنه يطبق عليه قوانين الانعكاس والانكسار والتداخل والحيود وخلافه. و الخلاصة أن الطبيعة المفردة هي إما أن يكون النظام جسيم أو موجة و لا يمكن أن يكون كليهما في نفس الوقت.
خصائص الجسيمات والموجات
طبيعة الجسم تختلف عن طبيعة الموجة كون كل منهما له خصائصه التي تميزه. فالجسيم له كتلة و كمية تحرك و يتصادم و يدفع باقي الأجسام. أما الموجة فهي اضطراب في الوسط فليست لها كتلة ولكنها طاقة تسير داخل الوسط من نقطة الى نقطة اخرى بسرعة تسمى سرعة الموجة و طول موجي و تردد.
خصائص الجسيمات
فإذا كان الشيء الذي نتحدث عنه له كتلة و كمية تحرك و يتصادم و يدفع الأجسام و يكسبها كمية التحرك كان هذا الشيء جسما و يصنف في الفيزياء الكلاسيكية على أنه جسم ذو طبيعة منفردة.
خصائص الموجات
فإذا كان الشيء الذي نتحدث عنه هو اضطراب في وسط أدى الى انطلاق طاقة و انتشارها داخل هذا الوسط فان ما نتحدث عنه هو الموجة. للتأكد من أنها موجة فلابد أنها تنعكس وتنكسر وتتداخل و تحييد وبالتالي إذا قامت بهذه الخواص فاننا نطلق على هذا الشيء موجة. فهذا هو تعريف الموجة و الطبيعة الموجية المنفردة في الفيزياء الكلاسيكية.
الفرق بين الجسيم والموجة.
الذي سبق ذكره يعد الفرق الجوهري بين الجسيم و الموجة
الطبيعة المزدوجة للجسيم و لموجة الإشعاع الكهرومغناطيسي
الإشعاع الكهرومغناطيسي هو موجه كما تعتبر الفيزياء الكلاسيكية ذا طبيعة منفردا لأنه يعاكس و ينكسر و يتداخل و يحيد. بذلك يحقق كل الشروط الواجب توافرها لكي يطلق عليه موجة و النظرية التي تصف هذا الإشعاع هي النظرية الموجية للضوء أو نظرية هايجنز. لكن ظهرت بعض الظواهر التي لا يمكن تفسيرها النظرية الموجية مثل تأثير كومبتون و الظاهرة الكهروضوئية. هذه الظواهر استدعت إعادة التفكير في الضوء بأنه قد يحمل طبيعة اخرى غير طبيعته الموجية و هي الطبيعية الجسيمة. فعندما يتم التفكير في الضوء وكأنه جسيم يمكن بذلك تفسير ظاهرة كومتون. لذلك تم إثبات أن الضوء يحمل صفة جسمية وليس ذا طبيعة منفرد و لكنه ذا طبيعة مزدوجة. يسلك في بعض الأحيان سلوك الجسيم و يسلك في الأحيان الاخرى سلوك الأمواج . و يطلق على ذلك الطبيعة المزدوجة ( إزدواجية الموجة و الجسيم ).
الطبيعة المزدوجة للضوء.
السؤال الأهم هو: متى يتم التعامل مع الضوء كموجة كهرومغناطيسية (النموذج الماكروسكوبي للضوء) و متى يتم التعامل معه جسيم النموذج الميكروسكوبي للضوء؟
الجدول يلخص مقارنة بين الطبيعة الجسيمية و الموجية و يجاوب على متى يتم استخدام كلا منهما؟
| الضوء | الطبيعة الموجية | الطبيعة الجسيمية |
| يطلق عليه | النموذج الماكروسكوبي(العيني) | النموذج الميكروسكوبي (المجهري) |
| كيف ينظر للضوء | مجالات مغناطيسية وكهربية مهتزة و متعامدة على بعضها البعض ويكون اتجاه اهتزاز هذه المجالات عمودي على اتجاه انتشار الموجة | بلايين من الكمٌات المنفردا من الطاقة يسمى الكم منها الفوتون و يمكن تصوره كـ كرة نصف قطرها يساوي الطول الموجي |
| ما الذي يدعم هذه الطبيعة | الانعكاس الانكسار التداخل الحيود و التي يتم تفسيرها باستخدام النظرية الموجية للضوء | وجود بعض الظواهر التي لا يمكن تفسيرها إلا باعتبار أن الضوء جسيم مثل ظاهرة كومتون |
| يطبق عندما يسقط الضوء على سطح و تكون | المسافات البينية أقل بكثير من الطول الموجي للفوتونات. فلا تخترق الفوتونات السطح و تتفاعل مع السطح | المسافات البينية أكبر بكثير من الطول الموجي للفوتونات. تخترق الفوتونات السطح و تتفاعل مع الذرات. |
| شدة الضوء | تقاس بـ شدة المجال الكهربي أو شدة المجال المغناطيسي. | تقاس بعدد الفوتونات أو معدل الفوتونات |
