وحدة قياس الضوء
مفهوم الضوء
يُمكن تعريف الضوء على أنه نوع من أنواع الطاقة التي يُمكنها أن تنتقل في الفراغ، وغالباً ما يُشار إليه بالإشعاع الكهرومغناطيسي، ويُعرف الضوء بامتلاكه لسرعة مُعينة وهي سرعته في الفراغ والتي تبلُغ 186,282 ميل في الثانية أو ما يُقارب 300,000 كيلومتر في الثانية الواحدة،[١] ومن الجدير بالذكر أن الضوء لا يحتاج لوسط مادي للانتقال خلاله، حيث يُمكنه التحرك خلال أي مساحة فارغة، كما يوجد أنواع عديدة للضوء ومنها:[٢]
- الضوء المرئي: يُمثل جميع الألوان التي يُمكن رؤيتها كالأحمر، والأخضر والأزرق، وغيرها.
- الضوء غير المرئي: ويضم ما يلي:
- موجات الراديو (بالإنجليزية: Radio waves): هي نوع من أنواع الضوء التي تتحول باستخدام الراديو إلى شيء مسموع.
- الموجات السينية (بالإنجليزية: X-rays): هو نوع من أنواع الضوء غير المرئي والتي يستعملها الأطباء للرؤية من خلال جسم الإنسان باستخدام أجهزة معينة.
- الأشعة فوق البنفسجية (بالإنجليزية: ultraviolet light): ينبثق هذا النوع من الأشعة من الضوء الأسود، وهو الضوء المُسبب في الحروق الشمسية عند البقاء خارجاً لفترات طويلة.
وحدة قياس الضوء
يوجد العديد من الطُّرق المستخدمة لقياس]] الضوء، وتختلف وحداتها باختلاف طُرق قياسه، خلال النقاط التالية يُمكن معرفة بعض وحدات قياس الضوء:[٣]
- قياس الضوء بوحدة القنديلة (بالإنجليزية: Candela): تُدعى أيضاً بالشمعة (بالإنجليزية: candle)، وتكون هذه الوحدة عند قياس شدة الضوء في اتجاه محدد، ويُرمز لهذه الوحدة بالرمز cd.
- قياس الضوء بوحدة شمعة-قدم (بالإنجليزية: Footcandle): تكون على نمط قياس شدة إضاءة شمعة واحد من بعد قدم واحد، ويُرمز لهذه الوحدة بالرمز fc أو ftc.
- قياس الضوء بوحدة لومن (بالإنجليزية: Lumen): تقوم هذه الوحدة بحساب التدفق الضوئي، ويرمز لها بالرمز lm.
- قياس الضوء بوحدة اللَكس (بالإنجليزية: Lux): تقدر وحدة لكس للإضاءة بلومن لكل متر مربع، ويُساوي اللكس الواحد ما يقارب 2.83 متر.
خصائص الضوء
يُمكن ذكر أهم خصائص الضوء من خلال النقاط التالية:[٤]
- النوع: إذ يتم تصنيفه حسب قوته أو ضعفه، حيث أن الضوء القوي يكون مسلط على نقطة ما دون تشتته، أما الضوء الضعيف فقد يكون من مصدر منتشر أو أن ليس لديه اتجاه محدد.
- الاتجاه: يختلف شكل الأشياء باختلاف زاوية سقوط الضوء.
- الشِّدَة: تعتمد شِدَّة الضوء عند نقطة معينة على مصدر الضوء المسلط عليها، واتجاه إشعاع هذا الضوء.[٥]
تاريخ قياس سرعة الضوء
كان الاعتقاد السائد مسبقاً أن الضوء ينتقل لحظياً وأنه لا يُمكن قياس سرعته، ولكن تم قياس سرعة الضوء لأول مرة بشكل صحيح في عام 1676م من قبل العالم أولوس رومر، والذي قد لاحظ أن سرعة انتقال الضوء تختلف ما بين الشمس والأرض وكوكب المشتري نظراً لاختلاف المسافة فيما بينهم، وقد قدَّر أولوس رومر سرعة الضوء بـ 214,000 كيلومتر في الثانية الواحدة، نظراً لأن المسافات بين الكواكب لم تكُن معلومة بشكل دقيق في عام 1676م.[٦]
لقد قام العديد من العلماء بقياس سرعة الضوء باستخدام تجارب مختلفة على مرّ الزمن، ويُمكن تلخيص أهم العلماء الذين أجروا هذه التجارب من خلال الجدول التالي:[٦]
| تاريخ التجربة | العالم الذي قام بالتجربة | الطريقة المُتَّبعة في التجربة | النتيجة (كم/ ثانية) | نسبة الخطأ |
|---|---|---|---|---|
| 1676 | أولوس رومر | أقمار كوكب المشتري | 214,000 | |
| 1726 | جيمس برادلي | الانحراف النجمي | 301,000 | |
| 1849 | أرماند فيزو | عجلة مسننة | 315,000 | |
| 1862 | ليون فوكو | مرآة دوّارة | 298,000 | -500 |
| 1879 | ألبرت ميشيلسون | مرآة دوّارة | 299,910 | -50 |
| 1907 | روزا ، دورسي | الثوابت الكهرومغناطيسية | 299,788 | -30 |
| 1926 | ألبرت ميشيلسون | مرآة دوّارة | 299,796 | -4 |
| 1947 | إيسن ، جوردون سميث | تجويف رنَّان | 299,792 | -3 |
| 1958 | كيث ديفي فروم | تداخل موجات الراديو | 299,792.5 | -0.1 |
| 1973 | إيفانسون | الليزر | 299,792.4574 | -0.001 |
| 1983 | – | قيمة معتمدة | 299,792.458 |
المراجع
- ↑ Bill Blair, ” The Basics of Light”، /blair.pha.jhu.edu, Retrieved 7-4-2019. Edited.
- ↑ ” What is Light?”, wonders.physics.wisc.edu, Retrieved 7-4-2019. Edited.
- ↑ “Measuring Light”, www.mediacollege.com, Retrieved 7-4-2019. Edited.
- ↑ Ross Collins, “An introduction to lighting for photojournalists”، www.ndsu.edu, Retrieved 7-4-2019. Edited.
- ↑ Ethan Schwartz (30-4-2018), “How to Calculate Light Intensity”، sciencing.com, Retrieved 7-4-2019. Edited.
- ^ أ ب Philip Gibbs (1997), “How is the speed of light measured?”، math.ucr.edu, Retrieved 7-4-2019. Edited.