ما هي خصائص الضوء؟

خصائص الضوء المرئي

يمكن تعريف الضوء بأنه نوع من الأشعة الكهرومغناطيسية التي يمكن رؤيتها بواسطة العين البشرية، إذ يتراوح الطول الموجي للضوئي المرئي بين نحو 700 نانومتر للضوء الأحمر إلى نحو 400 نانومتر للضوء البنفسجي، ويُشار أحياناً إلى المناطق الطيفية المجاورة لنطاق الضوء المرئي باسم الضوء أيضاً، مثل الضوء فوق البنفسجي والأشعة تحت الحمراء، التي تعتبر غير مرئية للبشر.^[١][٢]

سرعة الضوء

تبلغ سرعة الضوء في الفراغ نحو 299,792,458 متراً في الثانية، أو نحو 186,282 ميلاً في الثانية،^[١] وهي أكبر سرعة يمكن أن يصلها أيء شيء متحرك في هذا الكون، وعند مقارنة سرعة الضوء بسرعة الصوت يتضح أن سرعة الصوت تبلغ فقط 300 م/ث، وهو ما يفسّر سبب رؤية ضوء البرق دائماً أثناء العاصفة قبل سماع صوت الرعد.^[٢]

أمواج الضوء

تمتاز الموجات الضوئية بنفس خصائص الموجات الأخرى كأمواج المحيط، إذ تتكون موجات الضوء من قمم وقيعان، ويُطلق على المسافة بين قمة وأخرى اسم الطول الموجي، وهي ذاتها المسافة بين قاع وآخر، أما بالنسبة لتردد الموجة فهو عدد القمم (أو القيعان) التي تمر عبر نقطة معينة في الثانية الواحدة، ولمعرفة سرعة انتقال الموجة عليك ضرب الطول الموجي للضوء بتردده.^[٢]

تشمل ألوان الضوء المرئي كلاً من الأحمر، والبرتقالي، والأصفر، والأخضر، والأزرق، والنيلي، والبنفسجي، وتختلف هذه الألوان عن بعضها في الطول الموجي والتردد؛ إذ إن للضوء الأحمر أطول طول موجي، وأقل تردد، أما الضوء البنفسجي فله أقصر طول موجي، وأعلى تردد في الطيف المرئي.^[٢]

انعكاس الضوء

يمكن تعريف انعكاس الضوء (بالإنجليزية: Reflection) بأنه الظاهرة التي ينتقل فيها الضوء عبر وسط ما حتى يسقط على سطح وسط آخر ويرتد عائداً إلى الوسط الأول نفسه، ووفقاً لقوانين الانعكاس يقع كل من الشعاع الساقط، والشعاع المنعكس، والقائم على السطح عند نقطة السقوط في المستوى نفسه، كما أن زاوية السقوط تساوي دائماً زاوية الانعكاس.^[٣]

انكسار الضوء

يمكن تعريف انكسار الضوء (بالإنجليزية: Refraction) بأنها ظاهرة تغير سرعة الضوء عند انتقاله من وسط إلى وسط آخر، إذ يحدث انحناء لشعاع الضوء نفسه، ووفقاً لقوانين الانكسار فإن الشعاع المنكسر، والشعاع الساقط، والقائم على السطح عند نقطة السقوط تقع جميعها في المستوى نفسه، كما تكون نسبة جيب زاوية السقوط إلى نسبة زاوية الانكسار ثابتة دائماً للضوء نفسه عند انتقاله بين وسطين مختلفين.^[٣]

تشتت وحيود الضوء

يمكن تعريف تشتت الضوء (بالإنجليزية: Dispersion) بأنها ظاهرة انقسام الضوء الأبيض إلى الألوان المكوّنة له،^[٣] أما ظاهرة حيود الضوء (بالإنجليزية: Diffraction) فهي الظاهرة التي تفسّر ميل موجات الضوء إلى الانحناء حول الحواجز، أو عند مرور الموجة الضوئية عبر زاوية أو فتحة أو شق بحجم يساوي أو يقل عن الطول الموجي لذلك الضوء، ويمكن ملاحظة هذه الظاهرة مثلاً عند توجه اليد نحو مصدر للضوء، وتقريب إصبعين ببطء من بعضهما أثناء مراقبة الضوء بينهما؛ إذ يمكن ملاحظة أنه عند اقتراب الأصابع كثيراً من بعضها البعض، فإن سلسلة من الخطوط الداكنة الموازية للأصابع ستبدأ في الظهور، لتعتبر هذه الخطوط مثالاً على أنماط حيود الضوء.^[٤]

استقطاب الضوء

يهتز الضوء الطبيعي في الاتجاهات جميعها عمودياً على اتجاه انتشار الضوء، وفي حال تقييد اهتزاز الضوء في مستوى معين واحد فقط، فإن الضوء عندها يُعرف بالضوء المستقطب، وتُعرف هذه الظاهرة بالاستقطاب (بالإنجليزية: Polarisation).^[٣]