إكتشاف سرعة الضوء: دراسة مفصلة

الضوء موجات أم جسيمات؟

اختلفت الآراء عبر العصور حول ماهية الضوء، وهل الضوء عبارة عن موجات أم جزيئات تنتقل من مكان إلى آخر؟ وفي القرن السابع عشر، توصل إسحاق نيوتن على أن الضوء عبارة عن جسيمات، وذلك تفسيراً لظاهرة الإشعاعات المستقيمة والظلال. وبعد مدة زمنية قصيرة، طوٌر الفيزيائي كريستيان هوجنز نظرية الموجات. وفي حوالي عام 1800 ميلادي، اكتسبت نظرية “أن الضوء هو عبارة عن موجات” لصاحبها توماس يونغ دعماً أكبر من التي سبقتها. وذلك لفشل نظرية إسحاق نيوتن، والتي تنص على أن الضوء عبارة عن جسيمات في تفسير الظواهر التالية:¹

• أسباب انعكاس جزء من الضوء، وتكسر جزء آخر منه، عند انتقال شعاع الضوء من وسط إلى آخر.
• ظاهرة إنحراف وتضارب الضوء.
• بعد ذلك بوقت طويل، قياس سرعة الضوء في الماء، ومقارنته مع سرعة الضوء في الهواء. وتبين أن الضوء ينتقل بسرعة أقل في الماء. وبالتالي، كانت هذه التجربة هي الفاصلة، والتي أثبتت بأن الضوء هو عبارة عن موجات وليس جزيئات.

ما هي سرعة الضوء

تبلغ سرعة الضوء 299,792,458 متراً في الثانية، أي ما يعادل 186,282 ميل في الثانية. وغالباً ما يقال في تعريف سرعة الضوء، أنها مقدار ثابت، ولا يمكن لأي جسم كان أن ينتقل بسرعة أكبر من سرعة الضوء. ولكن هذا غير دقيق تماماً، ويقصد بسرعة الضوء هنا، أن أكبر سرعة ممكن أن يصلها أي شيء، هي سرعة انتقال الضوء في الفراغ. وتختلف سرعة انتقال الضوء من وسط إلى آخر، حيث أن سرعة انتقال الضوء عبر الزجاج، أقل بكثير من سرعة انتقاله في الفراغ، ما يقارب حوالي ثلثي سرعته في الفراغ. ويعود سبب هذه الظاهرة إلى طبيعة الضوء، والتي تنص على انه عبارة عن موجات كهرمغناطيسية. وتتأثر هذه الموجات الكهرومغناطيسية بكل محيط تمر من خلاله، فيتغير طولها الموجي والتردد الخاص بها، مما ينتج عنه في النهاية تباطئ في سرعة الضوء.خطأ استشهاد: إغلاق </ref> مفقود لوسم <ref>

هل سرعة الضوء مقدار ثابت

ينتقل الضوء من مكان إلى آخر عن طريق الموجات، كما هو الحال في الصوت. لذلك تعتمد سرعة الضوء بشكل مباشر على نوع الوسط الذي يمر من خلاله الضوء، فلا شيء أسرع من الضوء في الفراغ، ولكن عند مرور الضوء في وسط غير الفراغ، فإن ذلك يؤثر على سرعته. وعلى سبيل المثال، مرور الضوء في الهواء الذي يحتوي على الغبار، يمكن أن تتأثر سرعته بسبب اصطدام موجات الضوء بجزيئات الغبار، مما ينتج عن ذلك انخفاض في سرعة الضوء. وبهذا نتوصل إلى أن لسرعة الضوء علاقة مباشرة مع الوسط أو المحيط المار به الضوء.²