سرعة الضوء في الفراغ
تعد سرعة الضوء (بالإنجليزية: Speed of Light) ثابتاً عالمياً معروفاً، يرمز له بالرمز "c"، حيث تبلغ قيمها الذي ينتقل عبر الفراغ 299,792,458 مترًا في الثانية، تقريبًا مترًا في الثانية، ووفقًا لنظرية النسبية الخاصة في الفيزياء الحديثة لعالم الفيزياء ألبرت آينشتاين، لا شيء في الكون يمكنه السفر أسرع من الضوء، وتنص النظرية على أنه مع اقتراب المادة من سرعة الضوء، تصبح كتلتها غير محدودة، وهذا يعني أن قيمة سرعة الضوء هي القيمة القصوى للسرعة في الكون بأسره.[١]
سرعة الضوء عبر المادة
تقل سرعة الضوء عبر المواد مما هي عليه في الفراغ، ويرجع سبب ذلك إلى تفاعل ذرات المادة مع الضوء، حيث تعتمد سرعة الضوء في المواد على نوع المادة، والشبكات البلورية، والبنى الذرية الأخرى.[٢]
ويتم تعريف وحساب سرعة الضوء عبر المادة التي يرمز لها بالرمز (v)، بحساب معامل الانكسار (Refractive Index) وهو نسبة سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعة الضوء في وسط ثانٍ أكثر كثافة (المادة)، وغالبًا ما يتم ترميز متغير معامل الانكسار بالحرف n في المعادلات الرياضية، ويتم التعبير عنه بالصيغة الآتية:[٢][٣]
n = c / v
حيث إن:
v: سرعة الضوء في المادة.
c: سرعة الضوء في الفراغ.
n: معامل انكسار المادة.
يكون معامل الانكسار للمواد دائمًا أكبر من أو يساوي واحد (n >= 1)، لأن سرعة الضوء دائمًا أقل في المادة مما هي في الفراغ.
عندما يدخل الضوء الذي ينتقل عبر الهواء إلى وسط مختلف، مثل الزجاج أو الماء، تقل سرعته وطوله الموجي، على الرغم من أن التردد يبقى ثابتًا دون تغيير، مثلًا يتباطأ الضوء الذي يسافر بسرعة 300,000 كيلومتر في الثانية تقريبًا في الفراغ (n = 1)، إلى 225,000 كيلومتر في الثانية في الماء (n = 1.3) وإلى 200,000 كيلومتر في الثانية في الزجاج (n = 1.5)، وإلى 125,000 كيلومتر في الثانية في الماس (n = 2.4)، أي أقل بحوالي 60% سرعته القصوى في الفراغ.[٤]
السنة الضوئية
تعد السنة الضوئية (بالإنجليزية: Light Year) أحد الطرق التي يقيس بها علماء الفلك والفيزياء المسافات الهائلة بين النجوم والكواكب والمجرات في الكون، وتعرّف بالمسافة التي يمكن أن يقطعها الضوء في عام واحد، وتقدّر بحوالي 10 تريليون كيلومتر.[١][٤]
مثلًا يمكننا قياس المسافة بين الأرض والشمس والأرض والقمر بالسنة الضوئية، على الرغم من قربهما النسبي للأرض (مقارنة مع المسافات الهائلة بين النجوم المجرات)، حيث ينتقل الضوء من القمر إلى الأرض في حوالي ثانية واحدة ضوئية، ويستغرق ضوء الشمس حوالي 8 دقائق ضوئية للوصول إلى الأرض، أي أن الشمس تبعد حوالي 8 دقائق ضوئية عنا، ويسافر الضوء من نجم ألفا سنتوري أو رجل القنطور (Alpha Centauri)، وهو أقرب نظام نجمي للنظام الشمسي، بـ 4.3 سنة ضوئية.[١]
وبسبب البعد الهائل بين الأرض والنجوم والأجسام الأخرى خارج نظامنا الشمسي، والذي يقدر ببضع سنوات ضوئية إلى بضعة مليارات من السنين الضوئية، يرى العلماء اللذين يرصدون هذه الأجرام بالتلسكوبات شكلها أو صورتها بالماضي! حيث تعتمد عملية رصد هذه الأجرام على الضوء الصادر منها إلينا، ويستغرق هذا الضوء ملايين السنين للوصول إلينا، لذلك فنحن نرى صور هذه الأجرام كما كانت موجودة في الوقت الذي تركها الضوء، ويسمح هذا المبدأ لعلماء الفلك برؤية الكون كما بدا بعد الانفجار العظيم (نظرية من نظريات نشوء الكون)، الذي حدث قبل حوالي 13.8 مليار سنة.[١]
المراجع
- ^ أ ب ت ث "What is the speed of light?", space, 21/1/2022, Retrieved 4/8/2022. Edited.
- ^ أ ب "The Law of Refraction", physics libretexts, 20/2/2022, Retrieved 4/8/2022. Edited.
- ↑ Index (Index of Refraction) is a value calculated from,descriptive text and mathematical equations. "Refractive Index (Index of Refraction)", microscopyu, Retrieved 4/8/2022. Edited.
- ^ أ ب travels at approximately 300,000,(refractive index of 1.5). "What Is the Speed of Light?", olympus, Retrieved 4/8/2022. Edited.
