لطالما فتنت طبيعة الضوء البشر. في العصور القديمة كانت تعتبر خاصية للمادة ، شيء ينبع من الأشياء. كما أنه يرتبط بالشمس ، ملك الكواكب في معظم الأديان ووجهات النظر العالمية للإنسان الأوائل ، وبالتالي بالدفء والحياة. ومع ذلك ، فإن الكثير من الناس لا يعرفون حقًا ما هو الضوء.
لذلك ، سنشرح في هذه المقالة ماهية الضوء وخصائصه وأهميته.
ما هو الضوء
لا لوز وفاق ظاهرة طبيعية أساسية تسمح لنا بإدراك العالم من حولنا. إنه شكل من أشكال الطاقة المشعة التي تنتقل على شكل موجات كهرومغناطيسية. تنتشر هذه الموجات عبر الفضاء بسرعة عالية للغاية ، تُعرف باسم سرعة الضوء. الضوء جزء من الطيف الكهرومغناطيسي ، والذي يتراوح من موجات الراديو إلى أشعة جاما.
من الخصائص المهمة للضوء أنه يمكن انبعاثه أو انعكاسه أو امتصاصه أو نقله بواسطة مواد مختلفة. تنبعث الأجسام من الضوء بسبب الطاقة الحرارية التي تمتلكها ، تمامًا مثل اللهب أو المصباح المتوهج. عندما يسقط الضوء على جسم ما ، قد يمتص الجسم بعضًا منه ، وقد ينعكس البعض ، وقد ينتقل البعض الآخر من خلاله. إن الجمع بين الضوء المنعكس والمنقول هو ما نعتبره لونًا وسطوعًا.
الضوء الأبيض، مثل الضوء الذي يأتي من الشمس، يتكون في الواقع من خليط من الألوان. يرجع ذلك إلى أن الضوء الأبيض يمكن تقسيمه إلى أطوال موجية مختلفة عند مروره عبر المنشور، مما يؤدي إلى إنشاء طيف الألوان الذي نعرفه باسم قوس قزح. لمزيد من المعلومات حول سلوك الضوء، يمكنك الرجوع إلى المقال الموجود على حيود الضوء.
بالإضافة إلى دوره في الإدراك البصري ، يلعب الضوء أيضًا دورًا أساسيًا في العديد من مجالات العلوم والتكنولوجيا. يتم استخدامه في الاتصال ، مثل في إشارات الراديو والتلفزيون ، وفي نقل البيانات عبر الألياف الضوئية. كما أنه ضروري في التصوير الفوتوغرافي، والطب (مثل العلاج بالليزر)، والأبحاث الفلكية، والعديد من التخصصات الأخرى. يلعب الضوء دورًا أساسيًا في ملاحظة الظواهر الطبيعية، مثل: غيمة عاصفة.
بعض التاريخ
لقد فهم الإغريق القدماء الضوء على أنه شيء قريب من حقيقة الأشياء. تمت دراستها من قبل فلاسفة مثل إمبيدوكليس وإقليدس ، الذين اكتشفوا بعض خصائصه الفيزيائية. منذ بداية النهضة الأوروبية حتى القرن الخامس عشر ، مع تطور الفيزياء والبصريات الحديثة ، اكتسبت أبحاثها وتطبيقها في حياة الإنسان زخمًا كبيرًا للتطور.
في وقت لاحق، جعلت إدارة الكهرباء من الممكن إنارة المنازل والمدن بشكل مصطنع دون الاعتماد على الشمس أو حرق الوقود (مصابيح ديزل أو كيروسين). هذا هو أساس الهندسة البصرية التي تم تطويرها في القرن العشرين.
بفضل الإلكترونيات والبصريات، تم تطوير تطبيقات الضوء التي كانت لا يمكن تصورها قبل بضعة قرون فقط. لقد زاد فهمنا لكيفية عملها من الناحية الفيزيائية، ويرجع ذلك جزئيًا إلى نظرية الكم والتقدم الهائل في الفيزياء والكيمياء. لتعلم المزيد عن السرعة التي ينتقل بها الضوء، يمكنك القراءة عن سرعة الضوء.
بفضل الضوء وأبحاثه، ظهرت تقنيات مختلفة، مثل الليزر، والسينما، والتصوير الفوتوغرافي، والنسخ، والألواح الكهروضوئية، والتي أصبحت أساسية في العالم الحديث والتي غيرت تفاعلنا مع البيئة.
الملامح الرئيسية
يتحرك دائمًا في خط مستقيم بسرعة ثابتة محددة. يحدد تردد الموجة الضوئية مستوى طاقة الضوء وهو ما يميز الضوء المرئي عن أشكال الإشعاع الأخرى. بالرغم من الضوء بشكل عام (من الشمس والمصابيح) يظهر باللون الأبيض ، ويحتوي على موجات ذات أطوال موجية تتوافق مع كل لون في الطيف المرئي.
يمكن إثبات ذلك من خلال توجيهه نحو منشور وتقسيمه إلى ألوان قوس قزح. تمتلك الأشياء لونًا معينًا نتيجة امتصاص أصباغ الجسم لأطوال موجية معينة وانعكاس أخرى، مما يعكس أطوال موجات الألوان التي نراها. إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن هذا الموضوع، فننصحك بالبحث عنه خصائص جديدة للضوء.
إذا رأينا جسمًا أبيض ، ذلك لأن الصباغ يعكس كل الضوء المنبعث منه ، أي كل الأطوال الموجية. من ناحية أخرى ، إذا رأيناها سوداء ، فذلك لأنها تمتص كل الضوء ، ولا ينعكس أي شيء ولا نرى أي شيء ، أي أننا نرى الأسود. ترى أعيننا ألوانًا طيفية تتراوح من الأحمر (الطول الموجي 700 نانومتر) إلى البنفسجي (الطول الموجي 400 نانومتر).
انتشار الضوء
ينتقل الضوء في خط مستقيم بسرعة 299.792.4458 مترًا في الثانية في الفراغ.. إذا كان عليك السفر عبر وسط كثيف أو معقد ، فأنت تتحرك بسرعة أبطأ. أجرى عالم الفلك الدنماركي أولي رومر أول قياس تقريبي لسرعة الضوء في عام 1676. ومنذ ذلك الحين ، قامت الفيزياء بتحسين آلية القياس بشكل كبير.
ترتبط ظاهرة الظل أيضًا بانتشار الضوء: عندما يسقط الضوء على كائن معتم ، فإن الضوء يبرز مخططه على الخلفية ، ويسلط الضوء على الأجزاء التي يحجبها الكائن. هناك درجتان من التظليل: ظل أفتح يسمى penumbra ، ظل أفتح يسمى penumbra وظل أفتح يسمى penumbra. اللون الآخر أغمق ويسمى أومبرا.
لقد كانت الهندسة دائمًا أداة مهمة عند دراسة انتشار الضوء أو تصميم الأجهزة لتحقيق تأثيرات معينة، مثل التلسكوبات والمجاهر. إذا كنت تريد التعمق أكثر في مفهوم السنوات الضوئية في علم الفلك، فإننا نوصيك بقراءة المقال حول آنيو لوز وأهميته في قياس المسافات الفلكية.
ضوء طبيعي وضوء صناعي
مصدر الضوء التقليدي للبشرية هو الشمس ، التي تضيئنا باستمرار بالضوء المرئي والحرارة والأشعة فوق البنفسجية وأنواع أخرى من الإشعاع.
ضوء الشمس ضروري لعملية التمثيل الضوئي وللحفاظ على درجة حرارة الأرض ضمن نطاق مناسب للحياة. إنه مشابه للضوء الذي نلاحظه من النجوم الأخرى في مجرتنا ، على الرغم من أنها تفصل بينها بلايين الكيلومترات.
منذ وقت مبكر جدًا ، حاول البشر تقليد مصادر الضوء الطبيعي. بدءًا، يقوم بذلك عن طريق إتقان النار ، باستخدام المشاعل ونيران المخيمات ، والتي تتطلب مواد قابلة للاشتعال ولها عمر قصير.
في وقت لاحق ، تم استخدام الشموع التي اشتعلت بطريقة خاضعة للرقابة ، وبعد ذلك بوقت طويل قام بإنشاء أعمدة الإنارة التي تحرق الزيت أو الهيدروكربونات الأخرى ، مشكلاً أول شبكة إضاءة حضرية ، والتي تم استبدالها لاحقًا بالغاز الطبيعي. في النهاية ، تم اكتشاف استخدام الكهرباء ، وهو الإصدار الأكثر أمانًا وفعالية.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول ماهية الضوء وخصائصه.
