سرعة الضوء في الفراغ
يتم قياس سرعة الضوء ( speed of light) في الفراغ لأنه يعتبر الوسط المثالي الذي اُجريت عليه تجارب العلماء، فهو عبارة عن مساحة ذات ضغط منخفض جداً أقل بكثير من ضغط الجو العادي، ولا توجد فيه أي نوع من أنواع المادة، لذلك لا يؤثر وسط الفراغ على أي نوع من أنواع التجارب، ويمكن إنشاء وسط فارغ من خلال إزالة الهواء من مساحة معينة عن طريق مضخة تفريغ، أو عن طريق تقليل الضغط الجوي الذي يُقاس بوحدة (باسكال).
وكان للعلماء جهود عظيمة في قياس سرعة الضوء ، وأهم هذه الجهود هي قياس سرعة الضوء في الفراغ، وبعد عدة تجارب توصل العلماء إلى سرعة الضوء في الفراغ والتي تساوي 299,792,458 م/ث، أو ما يقارب 300,000 كم/ث، ومن الجدير بالذكر بأن سرعة الضوء ثابتة ، ويتم الإشارة إلى ثابت سرعة الضوء في الفراغ بالرمز (C).
سرعة الضوء في الزجاج
تتغير سرعة الضوء من وسط لآخر، فالضوء يسير في سرعة ثابتة نسبياً وخط مستقيم ما لم يتعرض للانكسار أو الانعكاس أو الانحراف، ويعتمد تغير سرعة الضوء على معامل انكسار الوسط الذي يمر فيه الضوء فكلما زاد معامل انكسار المادة قلت سرعة الضوء، وهذا يعني أنّ العلاقة عكسية بين سرعة الضوء ومعامل الانكسار، ويُعرف معامل الانكسار بأنّه مقدار تباطؤ الضوء في مادة معينة.
فعندما ينتقل الضوء من الهواء إلى وسط آخر ذو معامل انكسار أعلى مثل الزجاج، أو الماء، فإن سرعته تقل وطوله الموجي يقل بينما يبقى التردد ثابت، وعلى هذا تختلف سرعة الضوء في الماء ، وفي الزجاج، ويتم قياس سرعة الضوء في الأوساط المختلفة بناءً على المعادلة التالية:
سرعة الضوء في الوسط = سرعة الضوء في الفراغ/ معامل انكسار الوسط
ومن خلال المعادلة تصل سرعة الضوء في الزجاج - الذي يبلغ معامل انكساره 1.52- إلى 124,000 ميل/ث وهي أقل بكثير من سرعته في الفراغ أو الماء.
أمثلة على سرعة الضوء في أوساط مختلفة
فيما يلي بعض الأمثلة على سرعة الضوء في الأوساط المختلفة.
| الوسط | معامل الانكسار | سرعة الضوء م/ث |
| الماس | 2.42 | 123,881,180.9 |
| الثلج | 1.309 | 229,024,032 |
| الرصاص | 2.6 | 115,304,791 |
العلماء الذين قاسوا سرعة الضوء
قام العديد من العلماء بقياس سرعة الضوء منذ بدايات القرن السابع عشر، وفيما يأتي أهم هؤلاء العلماء:
- العالم جاليلو جاليلي (Galileo Galilee): وه و فيزيائي إيطالي، وأول من قام بمحاولة لقياس سرعة الضوء، عام 1667م.
- العالم أولي رومر (Ole Roemer): وهو عالم فلك دينماركي، وأول من قام بإثبات أن سرعة الضوء محدودة عام 1676 م، حيث قام بقياس سرعة الضوء من خلال توقيت خسوف قمر المشتري.
- العالم هيبوليت فيزو (Hippolyte Fizeau): وهو فيزيائي فرنسي، وأول من قام بقياس سرعة الضوء بقياس غير فلكي عن طريق إرسال الضوء خلال عجلة مسننة، ثم عكسها مرة أُخرى بمرآة، وذلك عام 1849م.
- العالم ألبرت ميكسلون (Albert Michelson): وهو فيزيائي أمريكي وأول من حصل على حساب دقيق لسرعة الضوء عام 1878م.
- بيتر وودز وزملائهم (Peter Woods and Colleagues): وهما العالمان اللذان قاما بتحديد سرعة الضوء التي نستخدمها حالياً، من خلال استخدام الليزر عام 1978م.
ملخص المقال
تُعد سرعة الضوء هي السرعة الأعلى في الكون، وتم تحديد وتثبيت سرعة الضوء في الفراغ والتي تساوي 299,792,458 م/ث، ولكن سرعة الضوء تختلف من وسط لآخر بالاعتماد على معامل انكسار الوسط الذي يمر فيه الضوء فكلما زاد معامل انكسار الوسط قلت سرعة الضوء فيه.
