هل للضوء كتلة؟ ولماذا؟
لا يمتلك الضوء كتلة، وذلك لأنه يتكون من مجموعة فوتونات عديمة الكتلة، حيث إن كتلة الجسم تدل على كتلته الثابتة، أو كتلته السكونية؛ أي كتلته وهو في وضع السكون، وهي تكون صفرًا للفوتونات الصغيرة المكونة للضوء، وذلك لأن هذه الفوتونات ليست جسيمات مادية لها كتلة كباقي الجسيمات المعروفة، ولكنها عبارة عن كميات صغيرة من الطاقة الضوئية التي تنتقل بين المواد من مكانٍ لآخر فقط، وتجدر الإشارة إلى أن الفوتونات تمتلك خصائص مزدوجة؛ فهي تمتلك خصائص مشابهة للموجات وأخرى مشابهة للجسيمات في آنٍ واحد.[١]
على الرغم من أن الضوء لا يمتلك كتلة ثابتة، إلا أنه يمتلك طاقةً وزخمًا أيضًا.
لنفترض أنه تم وضع مصدر للضوء في صندوق مغلق يحتوي على مرايا مثالية، بحيث تنعكس الفوتونات الضوئية باستمرار ذهابًا وإيابًا في كلا الاتجاهين بشكل متماثل داخل الصندوق، أي بطريقة تجعل الزخم الإجمالي للضوء يكون صفرًا، ولكن هذا لن يؤثر على قيمة الطاقة للضوء، ولذلك فإن الضوء سوف يضيف مساهمة صغيرة إلى كتلة الصندوق، من خلال زايدة جاذبيته مثلًا، أو زيادة القوة المطلوبة لسحبه، وهذا قد يدفع البعض إلى الاعتقاد بأن الضوء الموجود في الصندوق له كتلة، ولكن الأصح هو أن الضوء يساهم في الكتلة الكلية للصندوق بسبب طاقته فقط.[١]
ما هي أهم خصائص الضوء؟
يتميز الضوء بطبيعته المزدوجة، أي أنه يمتلك طبيعة موجية وأخرى جسيمية، وهذا يعني أنه يمتلك مجموعة من خصائص الموجات، ومجموعة من خصائص الجسميات في الوقت ذاته، وفيما يأتي ذكر لأهم خصائص الضوء:[٢]
- ينتقل الضوء في خطوط مستقيمة.
- يمتلك الضوء أقصى سرعة يمكن أن تسافر بها جميع أشكال الطاقة أو المادة في الفراغ، وهو أسرع من الصوت أيضًا، حيث يبلغ مقدار سرعته 3 × 108 م/ث.
- يتكون الضوء من حزم صغيرة من الطاقة تسمى الفوتونات؛ حيث تحمل هذه الفوتونات كمية ثابتة من الطاقة، ولكن ليس لها كتلة، ويشار إلى أن طاقة الفوتون تعتمد على طوله الموجي؛ حيث إن الفوتونات ذات الطول الموجي الأطول يتمتلك طاقةً أقل، أما الفوتونات ذات الطول الموجي الأقصر، فهي تمتلك طاقةً أكبر.[٣]
- يرتد الضوء عند ارتطامه بسطح عاكس مثل المرايا، على شكل شعاع ضوئي منعكس بحيث يعود إلى الوسط نفسه الذي صدر عنه، وتسمى هذه الخاصية بانعكاس الضوء.
- ينحرف الضوء عن مساره عند انتقاله من وسط شفاف إلى وسطٍ شفاف آخر مختلف عنه في الكثافة، وتسمى هذه الخاصية بانكسار الضوء.
- ينحني الضوء أثناء مروره عبر وسط ما مع وجود حاجز أو جسم معيق لحركته أمامه، مما يجبره على الانحناء حول الجسم المعيق ليتمكن من مواصلة حركته، وتسمى هذه الخاصية بحيود الضوء.
- ينقسم الضوء الأبيض عند مروره عبر منشور زجاجي إلى ألوان الطيف المكونة له، وهي البنفسجي، والنيلي، والأزرق، والأخضر، والأصفر، والبرتقالي، والأحمر، وتسمى هذه الخاصية بتشتت الضوء.
- يمتلك الضوء العديد من الخصائص الأخرى، مثل استقطاب الضوء، وتداخل الضوء، وغيرها.
المراجع
- ^ أ ب "Does light have mass?", desy, Retrieved 9/11/2022. Edited.
- ↑ "Properties of Light", byjus, Retrieved 9/11/2022. Edited.
- ↑ " Light as a Particle", lco, 9/11/2022. Edited.
