طريقة تحديد مسار الضوء في الهواء، الضوء هو الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يمثل الأجزاء الضيقة من الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله، وهذا الجزء الضيق مرئي للعين المجردة.
ينتقل هذا الضوء في العديد من المسارات والاتجاهات التي يمكن التعرف عليها والتي سنتعلمها في هذا الموضوع، وسنناقش بعض المعلومات المهمة عن الضوء.
كيفية تحديد مسار الهواء الخفيف
قبل أن نتعلم كيفية تحديد مسار الضوء في الهواء، يجب أن نتعرف أولاً على مفهوم الضوء وأبعاده وخصائصه، والتي سنناقشها في السطور التالية.
مفهوم الضوء
الضوء عبارة عن إشعاع مكون من موجات كهرومغناطيسية تنعكس في أجسام شفافة حتى نتمكن من رؤيتها بالعين المجردة.
لقد عرف الضوء أطوال موجية مختلفة، ممثلة بألوان الطيف السبعة، والتي تظهر بالعين أنها تنتقل إلى العقل، والتي تترجمها إلى اللون الذي يمثل الأطوال الموجية.
تتميز الألوان البنفسجية بأطوال موجية قصيرة جدًا، والألوان الحمراء لها أطوال موجية طويلة جدًا، لكن الألوان البرتقالية، والأزرق، والأخضر، والأصفر لها أطوال موجية متوسطة.
راجع أيضًا: مقدمة في سرعة الضوء في الماء
أبعاد الضوء
للضوء ثلاثة أبعاد رئيسية:
- تُعرف زاوية الاهتزاز بالاستقطاب.
- ما يعرف بالسعة أو الشدة.
- ما يعرف بالتردد أو اللون.
خصائص الضوء
- تنطبق جميع الخصائص الضوئية على الطيف الكهرومغناطيسي تمامًا، حتى لو كانت خواصًا متعلقة بالرؤية مثل الانعكاسات، والانكسار، والمعروفة باسم الانعراج، والاستقطاب، والتشتت، وما إلى ذلك.
- أو الخصائص المتعلقة بالموجة، فالضوء عبارة عن موجة كهربائية، والموجة المغناطيسية في شكل متراكب، لذا فهي تتميز بخصائص الموجة، وللضوء تردد، والتردد هو عدد مرات تكرار الموجات أنفسهم لكل وحدة. الوقت ولها أطوال موجية.
- الطول الموجي هو المسافة بين القمم والقمم المتتالية، أو القيعان والقيعان المتتالية، بالإضافة إلى السعة، والسعة هي طول الموجة، أو بشكل أدق هو الإزاحة من نقاط التوازن.
- الانكسار البصري هو التغير في السرعة الضوئية عند نقله من وسط إلى آخر، طالما أن لكل منهما معامل انكسار مختلف عن الآخر. وسائط ذات معامل انكسار أعلى.
- الأمر الذي يؤدي إلى اقتراب أشعة الضوء من الخطوط الافتراضية المتعامدة على الوجهين، والعكس صحيح.
- يتم تحديد مقدار الانكسار والانعكاس وفقًا لنوع المواد التي يتكون منها الوسيط الثاني، والانعكاس البصري هو شعاع الضوء الذي يرتد عند السطوح البينية بين وسيط وآخر، ولكل منهما مؤشرات انكسار مختلفة.
- الزاوية بين الأشعة الساقطة والخط المستقيم التخيلي على الأسطح تساوي الزاوية بين نفس الخط والأشعة المنعكسة، وبالتالي فإن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس.
- يمكن وصف عملية الانتشار بالحقيقة التالية: الطول الموجي الأطول – لكل لون – له معامل انكسار خاص به، وينتج عن ذلك الضوء الذي يتعرض للاضمحلال ويرى ألوان الطيف السبعة.
- أما بالنسبة للعملية المتعلقة بالاستقطاب، فهي تُعرف باسم توهين شدة الضوء من خلال السماح لمكون الموجة الضوئية بأن تكون بزاوية مساوية للزاوية التي يوضع فيها المستقطب. الاهتزازات في اتجاهات مختلفة.
- ولكن عند الاستقطاب، يسمح المستقطب للموجات الاهتزازية عند إحدى الزوايا المحددة بالمرور ثم عكس بقية الموجات الأخرى، لأنه يعمل على إبطاء الكثافة الضوئية.
قد تكون مهتمًا بـ: مفهوم وطبيعة الضوء في الفيزياء
كيفية قياس السرعة الضوئية
يحاول العلماء دائمًا قياس سرعة الضوء، ومن المنطقي أن يفكروا في قانون السرعة، فالسرعة تساوي ناتج المسافة / الوقت، أما من الضوء فهي ليست سريعة، ويتميز الضوء بسرعته العالية.
حاول العالم جاليليو والعالم رومر قياس سرعة الضوء، والجدير بالذكر أن النتيجة الأكثر دقة هي التي تظهر سرعة الضوء باستخدام الليزر والساعات الذرية.
بعد عام 1970 م، تم تطوير هذه الأساليب، مما زاد من دافعية العلماء لإعادة قياس السرعة الضوئية للحصول على نتائج أكثر دقة.
في عام 1973 بعد الميلاد، قام العالم إيفانسون بقياس سرعة الضوء، وكذلك فعل العديد من العلماء.
لقد حصلوا على قيم دقيقة للغاية تبلغ 299،792.457.4 م / ث، وكان معدل الخطأ للقيمة السابقة ± 1 م / ث.
بعد ذلك، يجب تحديد السرعة الضوئية بقيم ثابتة، وبالتالي يتم استخدام مكثفات ذرية عالية الدقة وأشعة ليزر، ويتم تحديد الوقت بطريقة مثالية يتفق عليها الجميع، ويعبر عن المسافة التي يقطعها الضوء في فترة 1 / 299،792،458 من الثانية.
لذلك اتفق المجتمع الدولي على أن السرعة الضوئية تساوي 299،792،458 م / ث، وهذه السرة مستقرة في فراغ ولا تتغير، ولا يوجد شيء آخر يمكنه التحرك أسرع من سرعة الفراغ. ، مما يعني أنها أعظم سرعة في الكون.
سرعة الضوء في الوسائط الأخرى
يمكن الحصول على بعض الوسائط بقياسها، أو باستخدام معامل الانكسار.
إنه يعبر عن مقدار انحراف الضوء عندما ينتقل من وسط إلى آخر، وبالتالي فإن معامل الانكسار = السرعة الضوئية في الفراغ / السرعة الضوئية في الوسط.
من خلال هذه العلاقة نستنتج أن معامل الانكسار لا يأخذ قيمة أقل من واحد، وهذا في حالة حركة الضوء في الفراغ، وهذا يرجع إلى حقيقة أن الضوء يوصف من خلال وسائط بطيئة، و والجدير بالذكر أن معامل الانكسار لا يحتوي على وحدة.
يمكن الحصول على السرعة الضوئية للوسائط الأخرى عن طريق قياسها كما في حالة استخدام الليزر ولكن بعد وضع إحدى المواد التي يجب قياس سرعتها الضوئية بالليزر.
نختار لك: ما مدى سرعة الضوء في الثانية؟
سنة ضوئية
وتعرف بوحدة المسافة، ولكن يمكن أن يكون الأمر مضللاً بسبب استخدام مصطلح “السنة”، لأن البعض يعتقد أنها وحدة زمنية محددة.
لكن وحدة المسافة المعروفة بالسنة الضوئية تُستخدم ضمن المسافة المرتبطة بالمجرة، وعندما نتحدث عن المسافة الأكبر من المجرة، نستخدم وحدة أخرى للمسافة تُعرف باسم فرسخ فرسخ.
السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في عام جولياني واحد في الفضاء، والسنة اليوليانية تساوي 365.25 يومًا.
هذه هي نفس سنة الأرض المستخدمة في التقويم الشمسي، وببساطة، سنة ضوئية واحدة = 9،460،730،472،580.8، أو ما يقرب من 9.46 × 1015 م.
كيفية تحديد مسار الهواء الخفيف
ينتقل الضوء في مسارات مستقيمة تمامًا، ويستمر في مساره المستقيم حتى يصل إلى أي وسيط يصادفه.
لذلك، الضوء الذي ينتقل عبر الهواء أو الماء أو غير ذلك، أو لا يصطدم أبدًا بأي شيء، يظل مستقيماً ما لم يصطدم بواجهة أخرى.
وعندما نجري إحدى التجارب الأولية لتحديد مسار أشعة الضوء في الهواء، نستنتج ما يلي:
- ينتقل شعاع الضوء في خط مستقيم.
- يتغير مسار الضوء المستقيم عندما يصطدم بعائق ما.
طرق تغيير مسار الضوء في الهواء
يمكن تغيير مسار الإشعاع الضوئي بثلاث طرق أساسية:
- انعكاس بصري.
- الانكسار البصري.
- الامتصاص البصري.
في نهاية الموضوع وبعد أن اختبرنا مفهوم الضوء وأبعاده وخصائصه وطرق قياس سرعة الضوء، ونعرف سرعة الضوء في الوسائط الأخرى، ونتحدث عن السنة الضوئية، و أجبنا على السؤال في المقال وهو “كيفية تحديد مسار الضوء في الهواء”، وناقشنا طرق تغيير مسار الضوء، يجب مشاركة هذا الموضوع على جميع وسائل التواصل الاجتماعي.