سرعة الضوء في الماء

كم تبلغ سرعة الضوء في الماء؟

تبلغ سرعة الضوء في الماء 225000 كيلومتر في الثانية أو 2.25 × 10⁸أمتار لكل ثانية، وهذا يعني أن سرعة الضوء في الماء أقل من سرعة الضوء في الفراغ، والتي تبلغ حوالي 300000 كيلومتر في الثانية تقريبًا، وذلك لأن معامل انكسار الضوء في الماء 1.333 أي أنه أكبر من معامل انكسار الضوء في الفراغ والذي تكون قيمته 1.0، ومن هنا يمكننا القول إن الشعاع الضوئي إذا انتقل من الفراغ إلى وسطٍ مائي، فإن سرعته ستقل أو سيتباطأ.^[١][٢][٣]

ما هي القيمة القصوى لسرعة الضوء؟

إن أكبر قيمة لسرعة الضوء على الإطلاق هي سرعته في الفراغ، والتي تبلغ 300000 كيلومتر في الثانية أو 3 × 10⁸أمتار لكل ثانية تقريبًا، ويرمز لها عادةً بالرمز c، وتجدر الإشارة إلى أن الضوء المنتقل في مادة موحدة أو وسط ناقل واحد، ينتشر في خط مستقيم بسرعة ثابتة نسبيًا، ما لم ينكسر أو ينعكس أو ينحرف أو يتشوش بأي طريقة أخرى، ومع ذلك، فإن شدة الضوء (وغيره من أنواع الإشعاعات الكهرومغناطيسية) تتناسب عكسياً مع مربع المسافة المقطوعة، وهذا يعني أن الضوء بعد أن ينتقل مرتين من مسافة معينة، تنخفض شدته بمقدار أربع مرات.^[١]

هل تختلف سرعة الضوء باختلاف الوسط الناقل؟

تختلف سرعة الضوء باختلاف الوسط الذي تنتقل فيه الأشعة الضوئية، حيث ينتقل الضوء في الفراغ بسرعة 300000 كيلومتر في الثانية تقريبًا وهي أعلى سرعة له على الإطلاق، أما إذا انتقل الضوء في الزجاج، فإن سرعته تصبح 200000 كيلومتر في الثانية (معامل انكسار الزجاج 1.5)، وإذا انتقل الضوء في الماس، تصبح سرعته 125000 كيلومتر في الثانية، أي أقل بحوالي 60% من سرعته القصوى في الفراغ، وذلك لأن معامل انكسار الماس مرتفع إلى حدٍ ما، حيث إنه يبلغ 2.4.^[١]

ما هي العلاقة بين سرعة الضوء ومعامل انكسار الوسط الناقل؟

يمكننا استنتاج أن الضوء الذي ينتقل في الفراغ، ثم يدخل إلى وسط مختلف، مثل الزجاج، أو الماء، أو الألماس؛ تقل سرعته وطوله الموجي كذلك، ومما سبق يمكن أن نستنتج أيضًا أن سرعة الضوء تقل كلما ازداد معامل انكسار الوسط الذي ينتقل فيه الضوء، أي أن العلاقة بين سرعة الضوء ومعامل انكسار الوسط الناقل هي علاقة عكسية، ويمكن التعبير عنها بالعلاقة الرياضية الآتية:^[٢][١][٣]

سرعة الضوء في الوسط = سرعة الضوء في الهواء ÷ معامل انكسار الوسط

بالرموز:

v = c/n

فمثلًا، لإيجاد سرعة الضوء في الماء، نحتاج فقط إلى معرفة سرعة الضوء في الفراغ ومعامل انكسار الماء، وكلاهما معلومات معروفة للجميع، حيث إن سرعة الضوء في الفراغ هي 3 × 10⁸ م/ث، ومعامل انكسار الماء هو 1.333، وبالتعويض في العلاقة السابقة:

سرعة الضوء في الماء = سرعة الضوء في الهواء ÷ معامل انكسار الماء

سرعة الضوء في الماء = 3 × 10⁸ ÷ 1.333

سرعة الضوء في الماء = 2.25 × 10⁸ م/ث.