السرعة التقريبية للضوء، عبر التاريخ، تم إجراء العديد من المحاولات لقياس سرعة الضوء، ومن المعقول التفكير في قانون السرعة الذي ينص على أن سرعة الضوء تساوي المسافة مقسومة على الوقت.
سرعة الضوء
- تبلغ سرعة الضوء في الفراغ 299.7 كم / ثانية، لذلك تُستخدم سرعة الضوء الآن لتحديد وحدة العداد، باعتبارها ثابتًا ماديًا ومعيارًا دوليًا لقياس الوقت.
- في معظم المواقف العلمية، يمكن اعتبار الضوء وكأنه يتحرك على الفور، لأن سرعته كبيرة جدًا، على سبيل المثال، لقياس المسافة بين النجوم وبيننا، أو لقياس تجارب الوقت، يجب مراعاة سرعة الضوء.
شاهد أيضاً: طبيعة الضوء ونظرياته المختلفة
أهمية سرعة الضوء
- أهمية الضوء أوسع وأشمل من دوره في تحديد خصائص الموجات الكهرومغناطيسية، لأن سرعة الضوء تعتبر ثابتة بطبيعتها.
- تعتبر الحد الأعلى لسرعة انتشار الإشارات، وجميع الجسيمات الفيزيائية، حيث يتم تطبيق المعادلة الشهيرة t = kx 2 عليها، وتعني أن سرعة الضوء ثابتة وأنها تمثل كتل مختلفة من الأجسام بالطاقة. . .
أجريت دراسات لقياس سرعة الضوء
- أجرى العالم جاليليو بمساعدة اثنين من مساعديه تجربة لقياس سرعة الضوء، من خلال وقوف كل من مساعديه على جبل تفصل بينهما مسافة 10 كيلومترات.
- ثم أعطى كل واحد منهم فانوس مغطى، وعندما فتح أحد المساعدين الفانوس، فتح الآخر الفانوس عندما رأى الضوء من الفانوس الأول، وسجل الوقت بين رؤية الأول … والثاني.
- وهذه المرة التي قطعت المسافة بين الجبلين كانت سرعة الضوء، لكنها كانت لحظية، ولم يكن قادرًا على تسجيل الوقت هنا.كان جاليليو يعلم أنه من المستحيل قياس سرعة الضوء بهذه الطريقة.
- كان العالم الدنماركي Roemer أول محاولة ناجحة لقياس سرعة الضوء، من خلال مراقبة قمر المشتري Io، حيث أشار إلى أن الأمر يستغرق 42 ساعة لإكمال ثورة كاملة حول الكوكب.
- بينما يستغرق المشتري 12 سنة أرضية للدوران حول الشمس، فهذا يعني أنه إذا تحركت الأرض بمقدار 90 درجة، فإن المشتري سيقطع مسافة 7.5 درجة.
- هنا، يجب أن يكون لقمر Io دورة معينة، وإذا تغير وقت إكمال هذه الدورة، فهذا يعني أنه بطيء أو سريع، لذا إذا كان بطيئًا، فسوف يسقط على المشتري.
- بينما إذا تسارعت سيكون خاليًا في الفضاء، لكن لم يحدث أي من هذه الأشياء، مما يعني أن القمر Io لديه دورة ثابتة، ذات وقت ثابت ومنتظم.
هل سرعة الضوء قيمة ثابتة؟
- ينتقل الضوء من مسار إلى آخر عبر الموجات، تمامًا كما ينتقل الصوت، لذا فإن سرعة الضوء تعتمد على نوع الوسيط الذي ينتقل عبره الضوء.
- علميًا، لا شيء أسرع من الضوء في الفراغ، ولكن عندما يمر الضوء عبر وسط غير الفراغ، فإنه يؤثر على سرعته، فمثلاً انتقال الضوء عبر الهواء هناك غبار.
- من الممكن أن تتأثر سرعة الضوء بتصادم الموجات بجزيئات الغبار مما يؤدي إلى انخفاض في سرعة الضوء، ولهذا نستنتج أن هناك علاقة مباشرة مع سرعة الضوء في هذا الوسط. . يمر بجانب.
وحدة قياس شدة الضوء
هناك أكثر من طريقة لقياس سرعة الضوء، وتختلف وحدة القياس باختلاف طريقة القياس. من بين وحدات قياس سرعة الضوء ما يلي:
- وحدة قياس ضوء الفانوس تسمى أيضًا شمعة، وتستخدم هذه الوحدة لقياس شدة الضوء في اتجاه معين، ويتم الإشارة إلى هذه الوحدة بالرمز cd.
- قياس الضوء في وحدة شمعة القدم تعتمد هذه الوحدة على قياس شدة شدة الإنارة للشمعة من مسافة قدم واحدة، ويُشار إلى هذه الوحدة بالرمز fc.
- قياس الضوء باللومن هذه الوحدة تحسب تدفق الضوء، ويشار إلى هذه الوحدة بالرمز lm، وقياس الضوء بوحدة اللوكس. تقدر وحدة الضوء هذه باللومن لكل متر مربع، و Lux يساوي تقريبًا 2. أمتار.
خصائص الضوء
1- الحيود والانتشار
- من أكثر خصائص العين المجردة وضوحًا هو الضوء، لأنه ينتشر في خط مستقيم، وهذا النوع من التكاثر يسمى الانعراج.
- يأتي الانعراج من حقيقة أن الضوء يتحرك مثل الموجة، وأن موجة الضوء تنتشر عندما تمر عبر فتحة صغيرة، أو عبر حافة أو جسم صغير.
2- الانعكاس والتشتت عند اصطدام الضوء بشيء ما
يحتفظ هذا الجسم بالطاقة ثم ينبعث منها في جميع الاتجاهات، وتسمى هذه الظاهرة بالانعكاس.
3- تدخل الضوء في جميع حالاته
يتم تعريفها على أنها موجات، كل واحدة لها قمة وقاع. عندما تمر موجتان ضوئيتان من نفس النقطة، فإنهما يدخلان بعضهما البعض، لذلك يلتقيان أو يطرحان من بعضهما البعض.
4- الامتصاص عند دخول الضوء إلى مادة شفافة
- يضيع جزء من طاقته على شكل طاقة حرارية، فيفقد بعضاً من قوته، وعندما يحدث امتصاص هذه الطاقة بشكل انتقائي للأطوال الموجية للضوء.
- لا يمكن رؤية الضوء المنقول عبر المادة إلا عند الأطوال الموجية للضوء التي لا يتم امتصاصها، وبعد ذلك تظهر الأطوال الموجية الموجبة المنقولة كلون، وهو ما يسمى بلون الامتصاص لتلك المادة.
- النوع الذي يصنف فيه حسب قوته أو ضعفه، حيث يتم توجيه الضوء القوي إلى نقطة دون تشتت، بينما قد يأتي الضوء الضعيف من مصدر منتشر.
انظر أيضاً: إنجازات العلماء في سرعة الضوء وكيفية قياسها
5- الشدة
تعتمد شدة الضوء على نقطة مصدر الضوء الموجه إليها، واتجاه إشعاع هذا الضوء.
أهمية الضوء
- يحتاج الفرد إلى رؤية الأشياء من حوله، كما أنه من المفيد للنبات أن يقوم بالأنشطة الفسيولوجية، لأن الضوء يساعد النباتات على صنع طعامها من خلال عملية التمثيل الضوئي.
- لا يؤثر الضوء بشكل مباشر على التنفس، لذلك عند اكتمال عملية التمثيل الضوئي، يصدر النبات الأكسجين ويمتص ثاني أكسيد الكربون.
- كما تستخدم لإضاءة البيوت والمنارات الضوئية لتوجيه السفن ليلاً، وكذلك إنارة الشوارع، وتحدد طرق هجرة الطيور والأسماك من منطقة إلى أخرى .. إلى أخرى.
- يعالج ضوء الشمس الكساح عند الأطفال والرضع، من خلال تعويض نقص فيتامين د الذي يسبب العديد من الأمراض المرتبطة بالنمو.
كيف يرى المرء النور؟
- عندما يسقط الضوء على جسم ما، يمتص هذا الجسم بعضًا من هذا الضوء ويعكس بعضًا منه، لأن الأطوال الموجية الممتصة والمنعكسة تعتمد على خصائص الكائن نفسه.
- عند النظر إلى جسم ما، تنعكس موجات الضوء من سطح الجسم وتدخل إلى شبكية العين الحساسة للضوء، لذلك تسقط مخاريط شبكية العين لكل منها بشكل مختلف اعتمادًا على حساسيتها للون معين.
- هنا تنتقل الإشارة الناتجة عن العصب البصري إلى القشرة البصرية، الدماغ، ويقوم بتحليلها.
- لكن هناك بعض الحيوانات، مثل الطيور، التي لديها عدد أكبر من المخاريط، مما يجعلها ترى أطوال موجية موجبة بخلاف ما يمكن أن يراه البشر، مثل الأشعة فوق البنفسجية.
شاهد أيضاً: ما هي سرعة الضوء في الثانية؟
في نهاية رحلتنا مع السرعة التقريبية للضوء نشرح الدراسات التي يتم فيها قياس سرعة الضوء، بالإضافة إلى وحدات القياس لأنها تختلف باختلاف طريقة القياس، وأهم خصائصها ودلالاتها. .