الضوء: تعريفه وتحديد سرعته في الأوساط المختلفة

265 3 دقائق

2008 كتاب المعرفة – العلم والتكنولوجيا

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الضوء عبارة عن طاقة يمكننا رؤيتها بأعيننا، وهو نوع من أنوع الطاقة التي تُعرف بالأشعة الكهرو مغناطيسية والتي تشمل أيضاً الأشعة السينية والموجات الراديوية والموجات اللاسلكية والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية.

لبعض الأهداف يعتقد العلماء أن الضوء شكل مستمر من الطاقة التي تتحرك بموجات إلى الأعلى والأسفل.

ولأهداف أخرى يعتقدون أن وحدات الطاقة تسمى بوحدات الكم الضوئي. ويعرف هذا في العلم «بثنائية الموجة والذرة » للضوء.

على الرغم من أننا محاطون بالضوء طوال اليوم، إلا أن أشياء قليلة فقط تعطي الضوء. فالشمس وبعض النجوم الأخرى بالإضافة إلى الأضواء الكهربائية هي مصادر الضوء، لكننا نرى معظم الأشياء فقط لأنها تعكس الضوء. إذا كان شيئاً لا يعكس الضوء فإننا لن نستطيع رؤيته

في يوم مشمس هناك ألف بليون وحدة كم ضوئية تسقط على رأس دبوس كل ثانية.

يسير الضوء في خطوط مستقيمة، ويمكن أن يتغير الإتجاه عندما يرتد عن شيء ما أو يمر من خلاله، غير أنه يكون دائماً مستقيماً. ويسمى المسار المستقيم من الضوء شعاع.

عندما يكون شعاع مسار الضوء مغلقاً تماماً يشكل ظلاً. وتملك معظم الظلال جانبين: الظل وشبه الظل. الظل هو الجزء الداكن عندما تكون أشعة الضوء مغلقة تماماً. وشبه الظل هو الحافة الأخف حيث تصل بعض الأشعة.

عندما تصطدم أشعة الضوء بشيء ما فإنها إما أن ترتد أو أن يتم امتصاصها أو أن تمر من خلاله. أي جسم يسمح بمرور الضوء خلاله، كالزجاج، فهو شفاف. وإذا كان هذا الجسم يمزج الضوء أثناء عبوره من خلاله فإنه يكون نصف شفاف. أما إذا توقف الضوء ولم يمر تماماً فإن الجسم أكمد أو غير شفاف.

عندما يصطدم الضوء بسطح ما، فإن بعضه أو كله يُعكس. معظم الأسطح تشتت الضوء في جميع الإتجاهات، وبالتالي كل ما تراه هو السطح. لكن المرايا والأسطح اللامعة الأخرى تعكس الضوء في نفس النمط الذي تصلها فيه بالضبط، وبالتالي إنك ترى صورة مرآة.

يسمى انبعاث الضوء عن طريق المواد الحارة بالتوهج الحراري. فالمصابيح الكهربائية متوهجة أو ساطعة، إذ يصدر ضوؤها من سلك معدني فلزي رفيع أو من خيط يتوهج عندما يسخنه تيار كهربائي.

تمتلك الأضواء الفلوريسنت أنبوباً زجاجياً مملوءاً بالغاز ومكسواً من الداخل بمسحوق يسمى بالفوسفورات. تمر الكهرباء من خلال الغاز في الأنبوب مسببة انبعاثاً غير مرئي للأشعة (فوق البنفسجية). ثم تصطدم الأشعة (فوق البنفسجية) بالفوسفورات فتجعلها تتوهج وتتألق.

يرتد الضوء أو ينعكس عن الأسطح الناعمة جداً في نفس النمط وفي نفس الزاوية التي تسقط فيها الأشعة على السطح. وينتج عن ذلك ما نسميه بصورة المرآة. وبهذا فإن في صورة المرآة هذه يكون اليسار واليمين معكوسين، لذلك لا نرى وجوهنا في المرآة كما يراها الناس.

تتشكل العدسات الزجاجية بطريقة تمكنها من ثني أشعة الضوء في اتجاه معين. فالعدسات المحدبة (المقوسة إلى الخارج) تكون سميكةً من الوسط ورفيعة عند الحافة. وبهذا فإن أشعة الضوء التي تمر عبر عدسة محدبة تنحني إلى الداخل فتتقارب أو وتلتقي مع بعضها.

أما العدسات المقعرة (المقوسة إلى الداخل) فهي رفيعة من الوسط وسميكة حول الحافة. تمر أشعة الضوء من خلال العدسة المقعرة وتنحني باتجاه الخارج، وهكذا تنتشر.