هل الضوء مادة ولماذا؟

هل الضوء مادة ولماذا ؟، اختلف الفيزيائيون لآلاف السنين حول تحديد طبيعة الضوء سواء كان مادة أو موجات كهرومغناطيسية، حيث استمر هذا الاختلاف لعدة قرون. بالإضافة إلى ذلك، يمكن رؤية هذه الإشعاعات بالعين المجردة بوضوح، على عكس الموجات الكهرومغناطيسية الأخرى التي لا تستطيع العين البشرية رؤيتها، والضوء عبارة عن إشعاع كهرومغناطيسي ينتشر عبر نطاق محدد ومحدد من ترددات الإشعاع الكهرومغناطيسي فتابعونا.

تعريف الضوء

وهي أيضًا حالة تنتشر بسرعة عالية جدًا تبلغ حوالي ثلاثمائة ألف كيلومتر في الثانية ، حيث ينتشر هذا الضوء على شكل موجات اهتزازية:

• بالإضافة إلى ذلك ، يبلغ الطول الموجي للضوء الذي يمكن رؤيته بالعين المجردة حوالي 700000 نانومتر ، ويقع هذا الطول بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية.
• حيث تعتمد رؤية الإنسان للألوان على طبيعة الضوء الصافي للعين المجردة ، بالإضافة إلى تحليل العين والدماغ لطبيعة هذه الألوان المختلفة.

خصائص الضوء

هناك العديد من الخصائص المختلفة للضوء وهي:

1- الكسر

• الانكسار هو إحدى خصائص الضوء ، وهو تغيير في مسار موجات الضوء عندما تنتقل هذه الموجات من وسط مادي إلى وسط مادي مختلف تمامًا عنه.
• أثناء انتقال الضوء وانتشاره بين الوسائط الفيزيائية المختلفة ، ينكسر بزاوية معينة تختلف باختلاف سرعة انتشار الضوء ، حيث ينكسر الضوء في الهواء بسرعة أكبر منه في الماء.

2- التداخل

• يعتبر التداخل من أهم خصائص الضوء. عندما تلتقي موجتان ضوئيتان في نفس المكان ، ستتداخل هذه الموجات مع بعضها البعض ، حيث تحتوي كل موجة على قمة وحوض.
• عند حدوث تداخل ، تلتقي قمم الموجتين أو تُطرح من بعضها البعض ، وفي هذه الحالة يصبح الضوء أقوى من الضوء الناتج عن موجة واحدة.
• بالإضافة إلى ذلك ، هناك ما يسمى بالتداخل الهدام ، وهذا النوع من التداخل يجب أن يكون عندما تلتقي قمة موجة ضوئية بقعر موجة أخرى ، حيث يقلل القاع من ارتفاع الموجة الأخرى عندما تصبح نقطة التقاء بينهما. مظلم تماما.

3- الانعراج والانتشار

• من المعروف أن الضوء ينتقل في خطوط مستقيمة ، ولكن عندما يمر الضوء من خلال فتحة صغيرة ، تنتشر موجات الضوء عندما تمر من الحافة الصغيرة ، وهذا ما يعرف بخاصية الانعراج.
• هذه الخاصية مفيدة في الدراسات والأبحاث التي تدرس الألوان المختلفة لإشعاع الضوء من خلال استخدام حواجز شبكية الحيود.
• يحتوي هذا الكاشف على العديد من الفتحات الصغيرة التي تسبب انحراف موجات الضوء بكميات صغيرة جدًا عند المرور عبر هذه الفتحات.
• بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام هذه النتيجة لمعرفة وتحليل الألوان المختلفة القادمة من النجوم ، ومن الممكن أيضًا معرفة المواد التي تتكون منها النجوم.

4- الإنعكاس والتشتت

• يتميز الضوء بخاصية الانعكاس والتشتت ، وأنه عند تعرض جسم معين لأشعة الضوء ، فإن هذا الكائن يحافظ على الطاقة ثم ينقلها مرة أخرى في جميع الاتجاهات المختلفة ، وتسمى هذه الخاصية خاصية الانعكاس.
• بالنسبة للتشتت ، تظهر خاصية الضوء هذه عندما تختلف مؤشرات انكسار الضوء بسبب الاختلاف في الطول الموجي لأشعة الضوء.

5- الاستقطاب

• يمكن لأي شخص أن يلاحظ خاصية الاستقطاب عن طريق تسليط شعاع من الضوء على بلورة زجاجية معينة حيث تكون موازية لبلورة شفافة أخرى ويجب أن تدور إحداها بزاوية قائمة.
• في هذه الحالة ، لا يمكن أن تمر أشعة الضوء ، وبالتالي يمكن الحصول على أشعة الضوء التي تخضع لعملية الاستقطاب من خلال خاصية انعكاس الضوء. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما تكون أشعة الضوء مستقطبة بزاوية السقوط.

هل الضوء مادة ولماذا؟

اختلف الفيزيائيون في طبيعة موجات الضوء ، وكان العالم نيوتن أول من بحث في هذا المجال ، حيث قال إن موجات الضوء عبارة عن سيل كبير من جزيئات المواد الدقيقة:

• كان هذا العالم قادرًا على شرح جميع الظواهر الطبيعية التي كانت موجودة في ذلك الوقت على أساس هذا التصور. وعليه فإن موجات الضوء تنعكس عندما تسقط على الأسطح العادية حيث أن زاوية سقوط أشعة الضوء تساوي زاوية الانعكاس.
• كان للعالم الهولندي Huygens رأي مختلف تمامًا عن رأي نيوتن ، حيث رأى أن أشعة الضوء هي موجات تنعكس مثل الموجات الصوتية.
• حيث يرى هذا العالم أن الضوء ينتشر بسرعة عبر الماء ، بينما تنخفض سرعة الضوء في الهواء ، فتنكسر أشعة الضوء ، وفي هذه الحالة تكون أشعة الضوء موجات.
• بالإضافة إلى ذلك ، أخذ الفيزيائيون وجهة نظر نيوتن بأن أشعة الضوء هي جسيمات فيزيائية.

النور في القرن التاسع

في بداية القرن التاسع ظهر الفيزيائي توماس الذي فضل رأي العالم Huygens واستنتج أن خاصية تداخل الضوء ، والتي ليس لها تفسير سوى أن أشعة الضوء هي موجات وليست جسيمات مادية:

• حيث استمر هذا الخلاف والنقاش بين هؤلاء العلماء لمدة 25 عامًا حتى ظهر الفيزيائي فريسنل الذي استطاع قياس سرعة وانتشار أشعة الضوء في الهواء وفي الماء.
• لقد أظهرت صحة نظرية هيغنز القائلة بأن الضوء موجات وليس مادة ، وبالتالي سقطت نظرية نيوتن.
• لكن العالم أينشتاين لاحظ أنه عند تسليط أشعة الضوء أو توجيهها إلى الأسطح المعدنية ، تنتشر الإلكترونيات الضوئية بشكل عشوائي وتتناثر على سطح المعدن ، وهذا يعتبر غير طبيعي بالنسبة لها ، خاصة إذا كان الضوء عبارة عن موجة.
• كما أشار إلى أن الإلكترونيات الضوئية تظل ثابتة ولا تتغير سواء كان شعاع الضوء قوياً أم ضعيفاً.
• لذلك افترض أينشتاين أن أشعة الضوء عبارة عن حزم ضوئية بدرجة عالية من الدقة ، تنتقل هذه الحزم وتنتشر على شكل موجات.

كيفية قياس سرعة الضوء

حاول العديد من الفيزيائيين ابتكار عدة طرق مختلفة تمكنهم من قياس وحساب سرعة الضوء. قانون السرعة هو أول من يهددهم. ينص هذا القانون على أن سرعة الضوء تساوي مسافة الضوء مقسومة على الوقت:

• لكن الأمر مختلف تمامًا ، لأن سرعة الضوء أكبر من أن تقاس بسهولة. حاول العديد من العلماء تطبيق العديد من التجارب للوصول إلى نتائج دقيقة لقياس سرعة الضوء ، لكنهم لم يتمكنوا من ذلك.
• بعد ذلك تم استخدام الساعات الذرية والليزر لقياس سرعة الضوء ، حيث توصلوا إلى نتائج دقيقة للغاية عن ذي قبل.
• بعد مرور عام 1970 استطاع العديد من العلماء قياس سرعة الضوء ووصل هؤلاء العلماء إلى قيمة دقة عالية. أعطيت سرعة الضوء قيمة ثابتة لا تتغير وهي 792.457.4 متر في الثانية.
• بالإضافة إلى ذلك ، فإن سرعة الضوء ثابتة تمامًا في الفراغ. لا يمكن أن تتغير ، حيث أن سرعة الضوء تعتبر من أعلى السرعات الموجودة على الإطلاق.

مصادر الاضاءة

هناك العديد من مصادر الضوء ، بعضها طبيعي والبعض الآخر اصطناعي.

1- مصادر الضوء الطبيعي

• تعتبر الشمس والنجوم من أهم المصادر الطبيعية للضوء على سطح الأرض ، حيث تنتج كل من الشمس والنجوم أشعة ضوئية بسبب ارتفاع درجة حرارتها.
• كما أن القمر مصدر طبيعي للضوء لأن القمر من الأشياء التي تعكس أشعة الضوء ، حيث يظهر القمر للمشاهد أنه مصدر الضوء ، ولكن الحقيقة هي عكس ذلك لأن القمر يضيء بأشعة الضوء. من الشمس.
• من أهم مصادر الضوء الطبيعي أيضًا التلألؤ الحيوي لبعض الكائنات الحية ، وخاصة الكائنات البحرية ، مثل قنديل البحر واليراعات التي تشع الضوء المرئي لجذب الكائنات الحية الأخرى.

2- مصادر الضوء الصناعي

تتعدد مصادر الضوء الصناعي والكهربائي ومن أهم هذه المصادر.

مصابح زيتية

• يعود استخدام هذه المصابيح إلى القرن الثامن عشر الميلادي ، حيث تتكون هذه المصابيح من مصدر أساسي للوقود بالإضافة إلى وعاء معدني من أجل التحكم في احتراق الوقود وكذلك التحكم في قوة الضوء وشدته.
• ثم تطورت هذه المصابيح وأضيفت بعض المداخن المصنوعة من الزجاج لمنع إطفاء اللهب وحمايته من الهواء المحيط.

مصابيح الوقود

• تعتبر مصابيح الوقود من أهم المصادر الصناعية للحصول على الضوء ، حيث تم استخدامها منذ القدم. كان الوقود المستخدم في ذلك الوقت هو الشمع وزيت الزيتون وزيت السمك وزيت جوز الهند.
• ولكن بحلول عام 1859 ظهرت مصابيح الكيروسين ومصابيح الغاز والفحم ، مع بداية عملية تعدين الفحم.

مصابيح الغاز

• يعتبر العالم الألماني فريدريك أول من اخترع مصابيح الغاز ، حيث حصل هذا العالم في عام 1804 على براءة اختراع لاستخدام غاز الفحم للإضاءة.
• انتشر استخدام مصابيح الغاز على نطاق واسع في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا ، ولكن تم استبدال هذه المصابيح والإضاءة الكهربائية في أوائل القرن التاسع عشر.

المصابيح الكهربائية

• اخترع الفيزيائي توماس إديسون الإضاءة بالمصابيح الكهربائية باستخدام تيار كهربائي منخفض وبعض خيوط الكربون صغيرة الحجم ، بالإضافة إلى وجود مساحة لإظهار الضوء.
• نجح هذا العالم في اختراع المصابيح التي كانت تستخدم لفترات طويلة من الزمن.

مصابيح فلورسنت

• اخترع Hans و Meyer و Jerme مصابيح الفلورسنت ، والتي يتم تغليفها من الداخل من أجل زيادة كفاءتها.
• بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام البريليوم في طلاء هذه المصابيح ، ثم تم استبدال البريليوم بمواد كيميائية أخرى أكثر أمانًا وفعالية من هذه المادة.

مصابيح الهالوجين

• تعتبر مصابيح الهالوجين من الأنواع المتقدمة والمحسنة للمصابيح المتوهجة. اخترع هذا النوع من المصابيح المهندس موبي الذي حصل على براءة اختراع من الولايات المتحدة الأمريكية لمصباح الهالوجين.
• نظرًا لأنه يمكن استخدام مصباح التنجستن كمقبس المصباح الكهربائي ، بالإضافة إلى ذلك ، تم تطوير العديد من الطرق لتصنيع هذه المصابيح وتطويرها.

أنواع الضوء

هناك نوعان من الأشعة السينية:

1- الضوء المرئي

• إنه نوع واحد من أشعة الضوء الكهرومغناطيسية. بالإضافة إلى ذلك ، هذا النوع من الضوء له تردد واحد ويمكن لأي شخص رؤية هذا الضوء.
• يتراوح الطول الموجي لهذا الضوء من 400 إلى 700 نانومتر ، حيث يشمل هذا الضوء الموجات الطويلة ، وهي الأمواج الحمراء ، بينما تمثل الأشعة البنفسجية الموجات القصيرة.

2- ضوء غير مرئي

هذا الضوء عبارة عن طيف واسع وكبير من أشعة الضوء الكهرومغناطيسية وهذا الضوء مقسم إلى قسمين:

• الموجات الطويلة تشمل هذه الموجات موجات الراديو والميكروويف والأشعة تحت الحمراء.
• الموجات القصيرة تشمل هذه الموجات الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية ، حيث لا تستطيع العين المجردة للإنسان رؤية هذا الضوء ، لكن بعض الحيوانات يمكنها رؤية الأشعة فوق البنفسجية ، مثل النحل.

في نهاية المقال حول هل الضوء مادة ولماذا ؟ قدمنا ​​كل المعلومات عن الضوء ومصادره الطبيعية والاصطناعية، وما إذا كان الضوء مادة ولماذا.