السرعة التقريبية للضوء على مر التاريخ، تم إجراء العديد من المحاولات لقياس سرعة الضوء. من المنطقي 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 حاليًا لتحديد وحدة العداد، باعتبارها ثابتًا ماديًا ومعيارًا دوليًا لقياس الوقت.
- في العديد من المواقف العلمية، يمكن اعتبار الضوء وكأنه يتحرك على الفور لأن سرعته سريعة جدًا، على سبيل المثال لقياس المسافة بين النجوم وبيننا، أو لقياس سرعة الضوء في التجارب الزمنية.
انظر أيضًا: طبيعة الضوء ونظرياته المختلفة
أهمية سرعة الضوء
- أهمية الضوء أوسع وأشمل من دوره في وصف خصائص الموجات الكهرومغناطيسية، لأن سرعة الضوء تعتبر ثابتة بطبيعتها.
- يعتبر الحد الأعلى لسرعة انتشار الإشارات وجميع الجسيمات المادية، حيث يتم تطبيق المعادلة المعروفة t = kx 2، مما يعني أن سرعة الضوء ثابتة وتربط بين كتل مختلفة من الأجسام والطاقة. . .
أجريت دراسات لقياس سرعة الضوء
- أجرى العالم جاليليو بمساعدة اثنين من مساعديه تجربة لقياس سرعة الضوء عن طريق وضع كل من مساعديه على جبل تفصله مسافة 10 كيلومترات.
- ثم أعطى كل واحد منهم فانوس مغطى. عندما قام أحد المساعدين بتشغيل المصباح، قام الآخر بتشغيل المصباح عندما رأوا الضوء من المصباح الأول وسجل الوقت بين رؤية المصباح الأول والثاني.
- وهذه المرة المسافة المقطوعة بين الجبلين هي سرعة الضوء، لكنها كانت لحظية ولم يتمكن من تسجيل الوقت هنا. عرف جاليليو أن سرعة الضوء لا يمكن قياسها بهذه الطريقة.
- قام العالم الدنماركي رومر بأول محاولة ناجحة لقياس سرعة الضوء من خلال مراقبة قمر المشتري Io، حيث أشار إلى أن الأمر يستغرق 42 ساعة لإحداث ثورة كاملة حول الكوكب.
- في غضون ذلك، يستغرق كوكب المشتري 12 عامًا أرضيًا للدوران حول الشمس، مما يعني أنه إذا تحركت الأرض بمقدار 90 درجة، فسوف يسافر المشتري 7.5 درجة.
- هنا، يجب أن يكون لقمر Io دورة ثابتة، وإذا تغير وقت إكمال هذه الدورة، فهذا يعني أنه يتباطأ أو يتسارع، لذلك إذا تباطأ، فسوف يسقط على المشتري.
- بينما إذا تسارعت، ستصبح حرة في الفضاء، لكن لم يحدث أي من هذه الأشياء، مما يعني أن القمر الصناعي Ion لديه دورة ثابتة ذات وقت ثابت ومنتظم.
هل سرعة الضوء كمية ثابتة؟
- ينتقل الضوء من مسار إلى آخر عبر الموجات، مثل ما يحدث في الصوت، لذا فإن سرعة الضوء تعتمد على نوع الوسيط الذي ينتقل عبره الضوء.
- علميًا، لا يوجد شيء أسرع من الضوء في الفراغ، ولكن عندما ينتقل الضوء عبر وسط آخر غير الفراغ، فإنه سيؤثر على سرعته، مثل انتقال الضوء عبر الهواء الذي يحتوي على الغبار.
- من الممكن أن تتأثر سرعة الضوء بتصادم الأمواج مع جزيئات الغبار مما يؤدي إلى انخفاض سرعة الضوء، ولذلك خلصنا إلى أن هناك علاقة مباشرة بين سرعة الضوء ووسطه. هو يمر.
وحدة قياس شدة الضوء
هناك أكثر من طريقة لقياس سرعة الضوء، وتختلف وحدة القياس وفقًا لطريقة القياس.
- يُطلق على قياس الضوء لوحدة المصباح أيضًا اسم الشمعة، وتُستخدم هذه الوحدة لقياس شدة الضوء في اتجاه معين، ويُشار إلى هذه الوحدة بالرمز cd.
- قياس الضوء في وحدة شمعة القدم تعتمد هذه الوحدة على قياس شدة الإضاءة لشمعة قدم واحدة من مسافة قدم واحدة، ويُشار إلى هذه الوحدة بالرمز fc.
- قياس الضوء باللومن هذه الوحدة تحسب التدفق الضوئي، ويشار إلى هذه الوحدة بالرمز lm، وقياس الضوء بوحدة اللوكس.
خصائص الضوء
1- الحيود والانتشار
- من أكثر خصائص الضوء وضوحًا للعين المجردة أنه ينتشر في خط مستقيم، وهذا النوع من الانتشار يسمى الانعراج.
- يأتي الانعراج من حقيقة أن الضوء يتصرف مثل الموجة، وأن موجة الضوء تنتشر عندما تمر عبر فتحة صغيرة، أو حافة، أو جسم صغير.
2- الانعكاس والتشتت عند اصطدام الضوء بشيء ما
يخزن هذا الجسم الطاقة ثم يعيد إشعاعها في جميع الاتجاهات، وهي ظاهرة تسمى الانعكاس.
3- تدخل الضوء في جميع حالاته
يتم تعريفها على أنها موجات لكل منها قمة وحوض، وعندما تمر موجتان ضوئيتان عبر نفس النقطة، فإنهما يدخلان بعضهما البعض، لذلك إما أن يلتقي كل منهما أو يتم طرحه من بعضهما البعض.
4- الامتصاص عند دخول الضوء إلى مادة شفافة
- يتم تبديد بعض طاقته كطاقة حرارية، لذلك تفقد بعض قوتها، وعندما يحدث هذا الامتصاص للطاقة يكون انتقائيًا للأطوال الموجية للضوء.
- يظهر الضوء المنقول من خلال مادة فقط في تلك الأطوال الموجية للضوء التي لا يتم امتصاصها، وبعد ذلك يُنظر إلى الأطوال الموجية المرسلة على أنها لون، وهو ما يسمى لون امتصاص تلك المادة.
- النوع الذي يصنف فيه حسب قوته أو ضعفه، حيث يتم توجيه الضوء القوي إلى نقطة دون تشتت، بينما يمكن أن يكون الضوء الضعيف من مصدر منتشر.
شاهد أيضاً: إنجازات العلماء في سرعة الضوء وكيفية قياسها
5- الشدة
تعتمد شدة الضوء عند نقطة معينة على مصدر الضوء الموجه إليه واتجاه إشعاع هذا الضوء.
أهمية الضوء
- يحتاج الفرد إلى رؤية الأشياء من حوله ومن المفيد أيضًا للنبات القيام بأنشطته الفسيولوجية لأن الضوء يساعد النباتات على تحضير طعامها في عملية التمثيل الضوئي.
- يؤثر الضوء بشكل غير مباشر على التنفس، لذلك إذا اكتملت عملية التمثيل الضوئي، سيطلق النبات الأكسجين ويمتص ثاني أكسيد الكربون.
- كما تستخدم لإضاءة المنازل والكشافات لتوجيه السفن خلال الليل وكذلك إلى الشوارع المضيئة، كما تحدد مسارات هجرة الطيور والأسماك من موطن إلى آخر.
- تعالج أشعة الشمس الكساح عند الأطفال والرضع عن طريق تعويض نقص فيتامين د الذي يسبب العديد من أمراض النمو.
كيف يرى الإنسان النور؟
- عندما يسقط الضوء على جسم ما، يمتص هذا الكائن جزءًا من هذا الضوء ويعكس جزءًا منه، لأن الأطوال الموجبة 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 الحساسية تجاه لون معين.
- هنا تنتقل الإشارة من العصب البصري إلى القشرة البصرية في الدماغ وتقوم بتحليلها. يختلف البشر عن الحيوانات باختلاف لونهم بسبب طبيعة مخاريطهم.
- ولكن هناك بعض الحيوانات، مثل الطيور، التي لديها عدد أكبر من المخاريط، مما يجعلها ترى أطوال موجية موجبة أكثر مما يمكن للإنسان، مثل الأشعة فوق البنفسجية.
أنظر أيضا: ما هي سرعة الضوء في الثانية؟
في نهاية رحلتنا مع السرعة التقريبية للضوء، حددنا الدراسات التي تم من خلالها قياس سرعة الضوء بالإضافة إلى وحدات القياس، حيث تختلف باختلاف طريقة القياس وأهم خصائصها وأهميتها.