يُعرف الضوء في الفيزياء على أنه شكل من أشكال الطاقة، بالإضافة إلى كونه إشعاعاً يتألف من مجموعة من الأمواج التي تُسمى بالموجات الكهرومغناطيسية، حيث يستطيع الإنسان بعينه المجردة من رؤية هذه الموجات من خلال انعكاسها عن أسطح الأجسام الشفافة. في هذا المقال نستعرض خصائص الضوء، سرعته، انعكاسه، انكساره، تداخله.
خصائص الضوء
هناك العديد من الخصائص التي يمتلكها الضوء، مثل ظاهرة استقطاب الضوء، والظاهرة الكهروضوئية، إضافة إلى آثار الضوء الكيميائية على الأسطح التي تتعرض له بصورة مباشرة، حيث يكمن هذا التأثير في قدرة الضوء على تغيير كيمائية هذه الأسطح، ويمتاز الضوء بالعديد من الخصائص التي تُميزه عن غيره من أنواع الموجات الكهرومغناطيسية الأخرى، وفيما يلي أبرز خصائص الضوء:
- خاصية انكسار الضوء: ويُمكن تعريف ظاهرة انكسار الضوء بأنه ذلك التغير الذي يطرأ على خط سير الموجة، وذلك عندما ينتقل الضوء أثناء سيره من مادة إلى أخرى. وتختلف كمية الأشعة المُنكسرة حسب الوسط الذي تمر فيه. خاصية انعكاس الضوء: ويُمكن تعريف ظاهرة انعكاس الضوء بأنه كمية الطاقة التي يقوم جسم ما بعكسها بعدة اتجاهات، وذلك عند سقوط حزمة من الضوء عليه، وتختلف الأجسام في قدرتها على امتصاص وعكس الضوء.
- خاصية تداخل الضوء: ويُمكن تعريف هذه الخاصية، بأنها تلاقي موجتين ضوئيتين مع بعضهما البعض في نقطة واحدة، وذلك عند مرورهما من هذه النقطة في الوقت نفسه، وفي هذه الحالة إما أن يتم جمع الموجتين معًا أو طرحهما، وذلك حسب طبيعة الموجات المُتداخلة.
- خاصية حيود الضوء: أو ما يُعرف بظاهرة انتشار الضوء، حيث يُمكن تعريف هذه الظاهرة بأنها قدرة الضوء على الانتشار من الجهة المُقابلة، وذلك عند مروره من شق صغير، وتُعتبر هذه الظاهرة من أكثر خصائص الضوء انتشارًا، وأكثرها ملاحظة من قِبل عين الإنسان.
سرعة الضوء
- العالم الدانماركي أوول رومر هو أول من تمكن من وضع قياس تقريبي لسرعة الضوء من خلال متابعته ورصده لخسوف الأقمار التي تدور حول كوكب المشتري.
- العالم الإيطالي جاليليو حاول قبل رومر إثبات تلك السرعة ولكنه لم يستطيع تحقيق نظريته التي افترضها.
- رفض العديد من الفلكيين والعلماء آنذاك القيمة التي توصل إليها رومر وعلى رأسهم مدير المرصد الفلكي الملكي جيوفاني كاسين.
- اقتنع عددٌ من العلماء بما توصل إليه رومر ومنهم إسحاق نيوتن.
- عرف الفلكيون السنة الضوئية على أنها المسافة المقطوعة بواسطة الضوء خلال سنة واحدةٍ وتبلغ 9.5 تيريليون كيلومتر. الشمس تبعد عن الأرض مسافة 149 ميلون كيلومتر أي أنّ ضوء الشمس يصل إلينا بعد ثمانية دقائق وعشرون ثانيةً.
- إمكانية حساب التردد الموجي بمعلومية الطول الموجي لأي موجة كهرومغناطيسية بالاستفادة من ثبات سرعة الضوء في الفراغ بواسطة تطبيق المعادلة الفيزيائية التالية:
- الطول الموجي= سرعة الضوء في الفراغ÷ التردد. سرعة الضوء في المواد تختلف بناءً على مقدار شفافية المادة؛ بحيث تقل السرعة الضوئية عن 8ˆ10 × 3 م/ث. معامل الانكسار= سرعة الضوء في الفراغ÷ سرعة الضوء أثناء عبوره المادة؛ فعلى سبيل المثال معامل الانكسار لمادة الزجاج النقي هو 1.5 أي أن سرعة الضوء في الزجاج≅ 8ˆ10 ×2 م/ث، ومعامل انكسار الهواء هو 1.0003 أي أن سرعة الضوء في الهواء≅ 8ˆ10×2.99 م/ث أي أقل من سرعته في الفراغ بقليلٍ.
انعكاس الضوء
- هو ارتداد الأشعة الضوئية عن سطوح الأجسام الساقطة عليها.
- لعل ما يجعلنا نبصر الأشياء هو انعكاس الأشعة الضوئية عن الأجسام إلى بؤبؤ العين، ثم تتكون الصورة على شبكية العين.
- يتم تحليلها في الدماغ.
- قد يكون انعكاس الضوء منتظماً (إذا سقط الضوء على أسطح ملساء أو مصقولة).
- قد يكون غير منتظم (إذا سقط الضوء على اسطح خشنة أو فيها نتوءات).
انكسار الضوء
يُمكن تعريف ظاهرة انكسار الضوء بأنه ذلك التغير الذي يطرأ على خط سير الموجة، وذلك عندما ينتقل الضوء أثناء سيره من مادة إلى أخرى. وتختلف كمية الأشعة المُنكسرة حسب الوسط الذي تمر فيه.
تداخل الضوء
يُمكن تعريف تداخل الضوء، بأنها تلاقي موجتين ضوئيتين مع بعضهما البعض في نقطة واحدة، وذلك عند مرورهما من هذه النقطة في الوقت نفسه، وفي هذه الحالة إما أن يتم جمع الموجتين معًا أو طرحهما، وذلك حسب طبيعة الموجات المُتداخلة.
المراجع:
https://sotor.com/