طريقة لتحديد مسار الضوء في الهواء، الضوء هو الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يمثل أجزاء ضيقة من الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله، وهذا الجزء الضيق هو ما يمكن للعين المجردة رؤيته.
يتحرك هذا الضوء في عدة مسارات واتجاهات يمكن اكتشافها، والتي سنتعرف عليها في هذا الموضوع ونلاحظ بعض المعلومات المهمة عن الضوء.
كيفية تحديد مسار الضوء في الهواء
قبل أن نتعلم كيفية تحديد مسار الضوء في الهواء، يجب أن نتعرف أولاً على مفهوم الضوء وأبعاده وخصائصه، والتي سنتحدث عنها في السطور التالية.
مفهوم الضوء
الضوء عبارة عن إشعاع يتكون من موجات كهرومغناطيسية تنعكس من أجسام شفافة حتى نتمكن من رؤيتها بالعين المجردة.
للضوء ما يعرف بأطوال موجية مختلفة، ممثلة بألوان الطيف السبعة، والتي تنعكس بالعيون، والتي تنتقل إلى العقل، والتي تترجم إلى اللون الذي يمثل الأطوال الموجية.
تتمتع البنفسج بأطوال موجية قصيرة جدًا، أما اللون الأحمر فلديه أطوال موجية طويلة جدًا، أما اللون البرتقالي والأزرق والأخضر والأصفر فلها أطوال موجية متوسطة.
أنظر أيضا: 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
- ترتبط جميع الخواص البصرية ارتباطًا وثيقًا بالطيف الكهرومغناطيسي، سواء كانت خواصًا متعلقة بالرؤية، مثل الانعكاسات والانكسارات وما يُعرف بالحيود والاستقطاب والتشتت وما إلى ذلك.
- أو خصائص الموجة، فالضوء عبارة عن موجة كهربائية، والموجة المغناطيسية في شكل متراكب، لذلك فهي تتميز بخصائص الموجة، والضوء له تردد، والتردد هو عدد مرات تكرار الموجة لكل وحدة زمنية. الوقت ولها طول موجي.
- الطول الموجي هو المسافة بين قمة وقمة متتالية أخرى أو قاع وقاع آخر متتاليين بالإضافة إلى السعة، والسعة هي ارتفاع الموجة، أو بالأحرى الإزاحة من نقاط التوازن.
- الانكسار البصري هو التغير في السرعة الضوئية عندما ينتقل من وسيط إلى آخر، بشرط أن يكون لكل وسيط معامل انكسار مختلف عن الآخر. ستنخفض السرعة الضوئية إذا تم نقل الضوء من وسط ذي معامل انكسار أقل. وسائط عالية معامل الانكسار.
- وهو ما سيؤدي إلى اقتراب أشعة الضوء من الخطوط الافتراضية المتعامدة على السطحين والعكس صحيح.
- يتم تحديد مقدار الانكسار والانعكاس حسب نوع المواد التي تتكون منها الوسيط الثاني، والانعكاس البصري هو شعاع الضوء الذي يرتد عن واجهات وسيط وآخر، ولكل منهما معامل انكسار مختلف.
- الزاوية بين الأشعة الساقطة والخط العمودي التخيلي على الأسطح تساوي نفس الخط وزاوية الأشعة المنعكسة، وبالتالي فإن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس.
- يمكن تعريف عملية التشتت بالحقيقة التالية: أطول طول موجي، لكل لون، له مؤشر انكسار خاص به، وهذا يتسبب في تكسر الضوء ورؤية ألوان الطيف السبعة.
- أما بالنسبة لعملية الاستقطاب، فهي تُعرف بتوهين شدة الضوء، مما يسمح بوجود مكون من موجة الضوء بزاوية مساوية للزاوية التي يتم فيها ضبط المستقطب. موجة ضوئية قادمة من مكان ما في حالة. الاهتزاز في اتجاهات مختلفة.
- ولكن عند الاستقطاب، يسمح المستقطب للموجات التي تهتز في إحدى الزوايا المحددة بالمرور ثم تعكس الموجات المتبقية حيث تعمل على تخفيف الكثافة الضوئية.
قد تكون مهتمًا. مفهوم وطبيعة الضوء في الفيزياء
كيف تقيس السرعة الضوئية؟
لطالما حاول العلماء قياس سرعة الضوء، ومن المنطقي أن يفكروا في قانون السرعة، فالسرعة تساوي ناتج المسافة / الوقت، لكنها ليست سهلة من الضوء، فالضوء يتميز بسرعته العالية.
حاول العالم جاليليو والعالم رومر قياس سرعة الضوء، والجدير بالذكر أن أفضل نتيجة دقيقة كانت تلك التي أظهرت سرعة الضوء باستخدام الليزر والساعات الذرية.
بعد عام 1970، تم تطوير هذه الأساليب، مما زاد من الحافز للعلماء لإعادة قياس السرعة الضوئية للحصول على نتائج أكثر دقة.
في عام 1973، قاس العالم إيفانسون سرعة الضوء، كما فعل العديد من العلماء.
لقد تمكنوا من الحصول على قيمة دقيقة للغاية تبلغ 299792.457.4 م / ث، وكان معدل الخطأ للقيمة السابقة ± 1 م / ث.
بعد ذلك، كان لا بد من تحديد السرعة الضوئية بقيم ثابتة، ولهذا تم استخدام قوى ذرية عالية الدقة وأشعة ليزر، وتم تحديد الوقت بطريقة مطلقة يتفق عليها الجميع، وهذا يعبر عن مسافة الضوء. يسافر على مدى 1 / 299،792،458 من الثانية.
لذلك فقد اتفق المجتمع الدولي على أن سرعة الضوء تساوي 299،792،458 م / ث، وهذه السفينة مستقرة في فراغ ولا يمكن أن تتغير أبدًا، ولا توجد أشياء مختلفة يمكنها التحرك أسرع من السرعة في الفراغ. ، مما يعني أنها أعظم سرعة في الكون.
سرعة الضوء في الوسائط الأخرى
يمكن الحصول على وسائط أخرى بقياسها أو باستخدام معامل الانكسار.
يعبر عن مقدار انحراف الضوء أثناء مروره من وسط إلى آخر، لذا فإن مؤشر الانكسار = السرعة الضوئية في الفراغ / السرعة الضوئية في الوسط.
من خلال هذه العلاقات نستنتج أن معامل الانكسار لن يكون له قيمة أقل من واحد، وسيكون هذا هو الحال مع حركة الضوء في الفراغ، وهذا يرجع إلى حقيقة أن الضوء يتميز بوسط بطيء، ومن الجدير بالذكر أن معامل الانكسار ليس له وحدة.
يمكن الحصول على السرعة الضوئية في الوسائط الأخرى عن طريق قياسها كما كان الحال مع الليزر ولكن بعد وضع إحدى المواد المراد قياسها بواسطة الليزر فيها.
لقد اخترنا لك. ما هي سرعة الضوء في الثانية؟
سنة ضوئية
تُعرف بوحدة المسافة، لكن السؤال قد يكون مضللًا بسبب استخدام مصطلح “السنة”، حيث يعتقد البعض أنها وحدة زمنية خاصة.
لكن وحدة المسافة المعروفة بالسنة الضوئية تُستخدم في النطاق المتعلق بالمجرة وعندما نتحدث عن مسافة كبيرة من المجرة، نستخدم وحدة أخرى للمسافة تُعرف باسم فرسخ فرسخ.
سنة ضوئية واحدة هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة جوليان في الفضاء، والسنة اليوليانية تساوي 365.25 يومًا.
إنها نفس سنة الأرض التي يستخدمها التقويم الشمسي، وبعبارات بسيطة، سنة ضوئية واحدة = 9،460،730،472،580.8 أو حوالي 9.46 × 1015 م.
كيفية تحديد مسار الضوء في الهواء
ينتقل الضوء في مسارات مستقيمة تمامًا ويستمر في مساره المستقيم حتى يصطدم بأي وسيط آخر يصادفه.
لذا فإن الضوء الذي ينتقل عبر الهواء أو الماء أو أي شيء آخر، أو لا يصطدم بأي شيء على الإطلاق، يظل مستقيماً حتى يصطدم بواجهة أخرى.
وعندما نجري إحدى التجارب الأولية حتى نتمكن من تحديد مسار شعاع الضوء في الهواء، فإننا نستنتج ما يلي.
- ينتقل شعاع الضوء في خط مستقيم.
- يتغير المسار المباشر للضوء عندما يواجه عقبة.
طرق تغيير مسار الضوء في الهواء
يمكن تغيير مسار الإشعاع الضوئي بثلاث طرق رئيسية:
- انعكاس بصري.
- الانكسار البصري.
- الامتصاص البصري.
في نهاية الموضوع وبعد أن تعرفنا على مفهوم الضوء وأبعاده وخصائصه وطرق قياس سرعة الضوء، وتعرّفنا على سرعة الضوء في الوسائط الأخرى، وتحدثنا عنه ؛ سنة ضوئية وقد أجبنا على السؤال في المقال وهو “كيفية تحديد مسار الضوء في الهواء” وذكرنا طرق تغيير مسار الضوء، ما عليك سوى مشاركة هذا الموضوع على جميع وسائل التواصل الاجتماعي.