ما هي سرعة الضوء وكيف تم قياس سرعة الضوء

 قياس سرعة الضوء من الموضوعات التي شغلت الكثير من الأذهان في الماضي، كانت هناك محاولات عديدة في طرق مختلفة لقياس سرعة الضوء.

كيف تم قياس سرعة الضوء

كيف يتم قياس سرعة الضوء؟

في البداية أود أن أعرفكم أن الضوء هو أسرع شئ يتحرك في الكون بقدر ما نعرف حتى الآن، وفقًا للنظرية النسبية للعالم اينشتاين، يتحرك الضوء في الفراغ بسرعة 3 × 10 قوة 8 أمتار في الثانية.

هذا يعني أنه يسافر 300000 كيلومتر في الثانية، هذا يعني أن الضوء يمكن أن ينتقل حول كوكب الأرض بأكمله سبع مرات في ثانية واحدة.


بسبب السرعة العالية جدًا للضوء، كان من الصعب علينا قياس سرعة الضوء قبل أن، يفكر جاليليو بشيء بسيط وجميل يوجد برجان المسافة بينهما حوالي 10 كيلومتر، يوجد في اعلى قمة كل برج فيهما هناك شخص واحد به فانوس مغلق، حتى لا يخرج منه ضوء.


إذا قرر أول واحد يقف على البرج الأول سيسمح بإصدار الضوء من الفانوس، سيخرج شعاع الضوء من البرج وعندما يصل الضوء إلى البرج الثاني، من المفترض أن الشخص الموجود في البرج الثاني سيسمح بإصدار ضوء من الفانوس.


سيعرف جاليليو الوقت الذي استغرقه الضوء للانتقال من البرج الأول إلى الثاني، الآن عرف متى بدأ الشعاع الأول من البرج الأول، وعرف متى يصل الضوء إلى البرج الثاني عندما قام الشخص الموجود في البرج الثاني بفتح الفانوس.


بعد ما عرفه جاليليو بالوقت الذي استغرقه ظهور الضوء وعرف المسافة بين البرجين، يمكنه تقسيم المسافة إلى الوقت ومعرفة سرعة الضوء.


بالتأكيد كان الرقم الذي وصل إليه جاليليو بعيدًا عن العدد الصحيح، لأننا تحدثنا في بداية المقال عن السرعة المذهلة للضوء، في عام 1675 قام عالم الفلك رومر بأول محاولة ناجحة لقياس سرعة الضوء،  استفاد رومر من ملاحظته لكوكب المشتري وآيو مون في محاولة لحساب سرعة الضوء.


حساب سرعة الضوء.

كنا نعلم أن الأرض تدور حول الشمس كل عام، لكن كوكب المشتري يستغرق 12 عامًا ليدور حول الشمس دورة كاملة، أما بالنسبة لقمر المشتري آيو، فيستغرق حوالي 42.5 ساعة للدوران الكامل حول الشمس،  لاحظ رومر شيئًا مهمًا جدًا أثناء مراقبة قمر المشتري لمدة عام كامل.


لاحظ أنه مع تحرك الأرض بعيدًا عن المشتري، سيكون وقت دوران القمر أطول، ومع اقتراب الأرض من المشتري، سيكون وقت دوران القمر أقصر.


لاحظ أن وقت دوران القمر آيو حول المشتري ثابت، لذا فإن التغيير في هذا يحدث بسبب نتيجة الاختلاف في المسافة بين الأرض والمشتري، من خلال المراقبة المستمرة على مدار العام والبيانات التي تم جمعها، قام العالم Huygens بحساب أقل سرعة ممكنة للضوء وكانت 2.3 × 10 قوة 8 أمتار في الثانية.


كانت تعتبر نتيجة جيدة وقريبة نسبيًا من الرقم الحقيقي لسرعة الضوء، في عام 1849 قام الفيزيائي فيزو بمحاولة ناجحة لحساب سرعة الضوء بدقة، مع وجود الصورة نفترض أن مصدر الضوء في الفتحة A الموجودة في العجلة المسننة، سيخرج الضوء إلى المرآة ، وينعكس ، ويعود إلى النقطة A مرة أخرى.

ما هي سرعة الضوء وكيف تم قياس سرعة الضوء؟


الآن إذا بدأت هذه العجلة بالدوران بسرعة قليلة ، سيخرج الضوء وينعكس من المرآة ويعود إلى النقطة أ، لأن سرعة الضوء كبيرة.


حسنًا مع الزيادة المستمرة في سرعة دوران العجلة ، سنصل إلى الحد الذي يخرج فيه الضوء من النقطة A وينعكس من المرآة ويعود ليصطدم بالسن عند النقطة B


في اللحظة التي  لن يرى المراقب الضوء المنعكس، لذا فهو يعلم أن الضوء المنعكس سيمتد من الثقب بين الأسنان في العجلة وسيصطدم بالسن التي توجد بعد الثقب بسبب سرعة دوران العجلة


الضوئية 2d  تحرك من الفتحة الموجودة في العجلة إلى المرآة بمسافة د.  ينعكس الضوء من المرآة إلى الفتحة على مسافة أخرى د.


من خلال معرفة سرعة دوران العجلة وعدد الأسنان، سيتم معرفة الوقت الذي يستغرقه الضوء للسفر في مسافة ثنائية الأبعاد  بهذا أصبحت المسافة والوقت معروفتين، ويمكننا حساب سرعة الضوء ،


نجحت هذه التجربة في الوصول إلى رقم قريب جدًا من الرقم الحقيقي، لذلك انتهى موضوعنا ورأينا كيف حاولت العقول واستفادت من  الاحتمالات المتاحة في وقتهم.

المقالة التالية المقالة السابقة
لا توجد تعليقات
اضـف تعليق
comment url