الضوء
كان أول
من اهتم بدراسة الضوء هم الإغريق في العصور القديمة، ولكن كانت كل الدراسات التي
قام بها الإغريق القدماء نظرية غير خاضعة للبحث العلمي. اتجه الكثير من العلماء
إلى دراسة الضوء، حيث كانت أولى محاولاتهم الفعلية التي تعتمد على البحث العلمي في
القرون الوسطى على يد أحد علماء المسلمين وهو ابن الهيثم، وقد أصدر ابن الهيثم
كتابا بعنوان المناظر والذي درس فيه طبيعة الضوء وبعض الظواهر الضوئية مثل الكسوف
والخسوف وقد تم ترجمة هذا الكتاب إلى اللاتينية. بعد ذلك اتجه الكثير من العلماء
إلى البحث في طبيعة الضوء وخصائصه بالإضافة إلى التمكن من قياس سرعة الضوء، ولكن
يبقى نيوتن هو أعظم رواد هذا المجال والذي اكتشف حقيقة احتواء الضوء الأبيض على
جميع الألوان، وتبعه في ذلك هويجنز الذي نادى بتألف الضوء من موجات، وقد أكد ذلك
توماس يونغ عندما قام بوضع النظرية الموجية في القرن التاسع عشر.
تعريف الضوء
يمكن
تعريف الضوء فيزيائيا على أنه إشعاع كهرومغناطيسي يمتلك طول موجي يقع في النطاق
الادراكي للعين (بمعنى أن العين البشرية تستطيع تمييزه). ويقع الطول الموجي للضوء
بين الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء والذي يساوي 700 نانومتر والطول الموجي
للأشعة فوق البنفسجية والذي يساوي 400 نانومتر. وهناك العديد من المصادر التي يصدر
الضوء من خلالها مثل الشمس التي تعد مصدر الضوء الطبيعي على سطح الأرض.
افترض
العلماء في البداية أن موجات الضوء مماثلة لموجات الماء والتي تتداخل مع بعضها
البعض وعلى هذا الأساس قامت النظرية الموجية، حتى جاء ألبرت أينشتاين مقترحا أن
الضوء يتكون من جسيمات والتي أطلق عليها اسم فوتونات، ويعتبر الشعاع الضوئي هو
المسار الذي تسلكه تلك الفوتونات.
خصائص الضوء
ü
الانكسار:
تنشأ خاصية الانكسار نتيجة لانتقال الضوء بين
وسطين مختلفين كالهواء والماء مثلا، بحيث تنكسر الموجة الضوئية عندما تنتقل بزاوية
من وسط إلى وسط آخر نتيجة لاختلاف سرعة الضوء في كل من الوسطين. فعند وضع ملعقة في
كوب ماء تظهر الملعقة منكسرة عند سطح الماء نتيجة لقلة سرعة الضوء في الماء عن
سرعته في الهواء. ويتم تحديد زاوية انكسار الموجة الضوئية من خلال قوانين الانكسار
التي تستخدم دالة الجيب لقياس زوايا سقوط وانكسار الموجات الضوئية.
ü
الانعكاس:
تحدث ظاهرة انعكاس الضوء والتي يطلق عليها
أيضا اسم التشتت نتيجة لارتداد الموجات الضوئية في جميع الاتجاهات عند اصطدامها
بالأسطح الملساء، وتعد المرايا بالإضافة إلى الأسطح المصقولة أفضل الأمثلة على
حدوث انعكاس الضوء.
ü
التداخل:
تعد هذه الظاهرة عي المسؤولة عن تعتيم أو سطوع الضوء؛ حيث أنه عندما تتداخل
موجات الضوء مع بعضها البعض يوجد احتمالين: أول هذين الاحتمالين هو التقاء قمة أحد
الموجتين بقاع الموجة الأخرى وبالتالي يلغيان بعضهما البعض، ويطلق على هذا النوع
من التداخل بالتداخل الهدام وفي هذه الحالة تتكون مناطق معتمة، أما الاحتمال
الثاني فهو التقاء قمتي الموجتين مع بعضهما البعض والتالي يتم اضافتهما، ويطلق على
هذا النوع من التداخل بالتداخل البناء وفي هذه الحالة تتكون مناطق مضيئة.
ü الحيود والانتشار: تحدث هذه الظاهرة
نتيجة لمرور الضوء عند حافة الأجسام أو من خلال الفتحات الضيقة، وقد تم الاستفادة من هذه النظرية في دراسة ألوان
الشعاع الضوئي عن طريق استخدام محزوز الحيود.
قياس سرعة الضوء
في
البداية كان يعتقد العلماء أن الضوء يسير بسرعة غير محدودة ولا يمكن قياسها، وقد
باءت أولى المحاولات الفعلية لقياس سرعة الضوء من قبل جاليليو بالفشل. وفي عام 1675م
حاول العالم الدنماركي رومر باستخدام مجموعة من الشواهد من أجل قياس سرعة الضوء
وقال بأن سرعة الضوء تساوي 226000 كم/ثانية، وفي عام 1849م استطاع العالم فيزو
بعمل تجربة من أجل قياس سرعة الضوء وكانت النتيجة 313000 كم/ثانية. وفي عام 1926م
قام العالم الأمريكي ميكلسون باستخدام المرايا الدوارة من أجل قياس سرعة الضوء
وكان الناتج 299796000 م/ثانية بنسبة خطأ تعادل 4 كم/ث، لتكون سرعة الضوء المعروفة
والمستخدمة حتى يومنا هذا في جميع القوانين العلمية وهي 299792458 متر/ثانية.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق