سرعة الضوء في الفراغ مقسومة على سرعة الضوء في الوسط ينتج لنا في النهاية قيمة معامل الإنكسار، ستجد كل ما يتعلق بسرعة الضوء وتاريخه وطرق قياسه وعلاقته بالأوساط المختلفة في هذا المقال، ففي علم الفيزياء يتم قياس الضوء وسرعته وكل ما يتعلق به بدقة شديدة فهو علم كهرومغناطيسي، وكلما تغير الوسط الذي يمر فيه الضوء كلما تغيرت سرعته، والضوء من أكثر الظواهر الفيزيائية التي تحتاج إلى دراسات مطولة، فهي تسير بسرعة كبيرة للغاية في الأوساط المختلفة، ولن تجد ظاهرة طبيعية أسرع منها، ومن أشهر طرق قياس الضوء طريقة جاليليو، وطريقة رومر، واستخدام الليزر.
سرعة الضوء في الفراغ مقسومة على سرعة الضوء في الوسط
- سرعة الضوء من الثوابت الفيزيائية وهو من علوم الفيزياء المميزة والمليئة بالنظريات والقوانين الرياضية والفيزيائية، ويقوم علماء الفيزياء بإعطاء رمز لسرعة الضوء وهو (c)، وقاموا بتحديد قيمته بحوالي 299,792,458 متر في الثانية الواحدة.
- ويتم قياسها بقانون النسبية الخاصة، وسرعة الضوء يتم تعريفها بكونها هي المسافة التي يمر بها الضوء في زمن محدد، سعى العلماء قديمًا لكي يصلوا إلى نسبة دقيقة ولمعرفة سرعة الضوء في الثانية الواحدة.
- كلما تغير الوسط الذي يمر به الضوء كلما تغيرت سرعة الضوء، فسرعة الضوء تتغير إذا كان يمر في الهواء أو في الماء أو في أي نوع من أنواع المواد، وعلاقة الأوساط بالضوء اسماها علماء الفيزياء بنظرية الإنكسار.
- وبجانب الأوساط المادية يتأثر سرعة الضوء أيضًا بالجاذبية، ولذلك يختلف وجوده في الأرض عن وجوده في الفضاء الخارجي، وتأثر الضوء الجاذبية جعل علماء الفيزياء يضعون نظرية تسمى ظاهرة عدسات الجاذبية.
- تعتبر سرعة الضوء أساس علمي للنظرية النسبية، وذلك لأنها تقيس سرعة الضوء وعلاقتها بسرعة الأجسام وسير الضوء في الظلام، وسرعة الضوء في الفضاء من القيم الكونية الثابتة والتي تساعد على معرفة قيم الكثير من الظواهر الكونية الآخرى،
تاريخ سرعة الضوء
- دائمًا ما كان الضوء مجال علمي مثير للجدل، ويجذب إنتباه علماء الفيزياء، وتم إجراء العديد من الأبحاث العلمية الهامة لتفسير هذه الظاهرة، فأول من تحدث عن الضوء وسرعة الضوء كان العالم إمپدوقليس.
- وأشار إلى أنه لابد أن يستغرق الضوء وقت من الزمن عندما ينتقل من وسط لوسط آخر، وحينها كان للعالم الفيزيائي ارسطو رأي آخر، فقد قال بأن الضوء يشير إلى أن هناك شئ أو مادة معينة، ولكن وجود هذا الشئ لا يعني بالضرورة أن له حركة معينة.
- ثم بعد ذلك قام العالم اقليدس بوضع نظرية خاصة بالإشعاع والإبصار، وكان يرى أن المصدر الأساسي للضوء هو العين، ولا ينعكس من مصدر آخر، ولذلك كان يرى من الصعوبة أن يتم قياس سرعة الضوء.
- ومن الصعوبة أن نصل إلى قيمة محددة لسرعته، لأن سرعته غير محدودة، ولكن مع تطور العلم ومع الوقت قام العالم المسلم ابن الهيثم بإبداء رأى مختلف، فقد رأى أن الضوء ينعكس من الأجسام إلى العين وهذا هو سبب إنعكاس الضوء على الأشياء، واوضح وجهة نظره في كتاب البصريات.
- وكان لإبن الهيثم وجهة نظر ثابتة وقوية، فكان يرى أن الضوء لابد أن يكون له سرعة محددة، وأن هذه السرعة تتغير مع تغير الأوساط التي يمر بها الضوء، وانتقلت هذه الأفكار بعد ذلك إلى أوروبا وكانت مجال للجدال والنقاش بين أشهر علماء الفيزياء في العصور الوسطى.
- ثم بعد ذلك جاء العالم الفيزيائي أبو الريحان البيروني وأبدى رأيه في هذه المسألة وهو أن سرعة الصوت لابد أن تكون أقل من سرعة الضوء، ووصل العلماء بعد بحث طويل إلى أن سرعة الضوء تختلف بشكل واضح.
- فهو يمر بسرعة في حالات الفراغ، ولكن يمر ببطء إلى حد ما في الأجسام المادية الكثيفة، وبسبب ثراء هذا الموضوع ما زالت الأبحاث فيه مستمرة حتى الآن وهناك العديد من الآراء المتبادلة حوله.
علاقة الضوء بالأوساط المختلفة
- تختلف سرعة الضوء بإختلاف الأوساط التي يمر بها، ويمكنك الآن أن تقوم بقياس سرعة الضوء في الأوساط المختلفة، وذلك عن طريق تطبيق قانون ثابت قام بوضعه علماء الفيزياء، والقانون ينص على:
- معامل الانكسار = (سرعة الضوء في الفراغ) ÷ (سرعة الضوء في الوسط).
- ويتم قياس قيمتهم عن طريق الإستعانة بالعديد من التقنيات الفيزيائية الحديثة، وسرعة الضوء في الفراغ يكون ثابت دائمًا، وإذا علمنا قيمة معامل الإنكسار نستطيع حينها أن نستنتج سرعة الضوء في الأوساط المادية المختلفة.
- وهناك نسب ثابتة لمعاملات الإنكسار، فمعامل الإنكسار في الفراغ تكون نسبته (1)، ومعامل الإنكسار في الهواء تكون نسبته (1.003)، ومعامل الإنكسار في الماء تكون نسبته (1.33)، ومعامل الإنكسار في الكحول تكون نسبته (1.36)، ومعامل الإنكسار في الزجاج تكون نسبته (1.52).
