الضوء

الضوء هو نوع من موجات الكهرومغناطيسية تنتقل بسرعة تبلغ 300,000 كيلومتر في الثانية في الفراغ. تعتمد الطاقة الناتجة عن موجات الضوء على تردد هذه الموجات، حيث تزداد الطاقة مع الزيادة في التردد. وفقًا للنظرية النسبية الخاصة، فإن سرعة الضوء تمثل الحد الأقصى للسرعة التي يمكن أن يسافر بها أي شكل من أشكال الطاقة أو المادة أو المعلومات في الفضاء. تعتبر هذه السرعة هي سرعة انتقال الجسيمات عديمة الكتلة، وكذلك سرعة الجاذبية كما هو متوقع في النظريات العلمية الحالية. تتحرك الجسيمات عديمة الكتلة والأمواج بسرعة الضوء بغض النظر عن سرعة المصدر.

الصوت

الصوت هو ظاهرة فيزيائية تؤثر على حاسة السمع، ويختلف معدل السمع بين الكائنات الحية. على سبيل المثال، يستطيع الإنسان السمع عندما تصل الذبذبات ذات التردد من 15 إلى 20,000 هيرتز إلى الأذن الداخلية. تنتقل هذه الذبذبات عبر الهواء إلى أذن الإنسان. وتعرف الذبذبات المشابهة في السوائل والمواد الصلبة بالصوت.

أما الموجات فوق الصوتية، فهي تتميز بترددات تزيد عن 20,000 هيرتز. سواء كانت موجات الصوت تنتقل عبر وسط عرضي أو طولي، فإن الطاقة الناتجة عن حركة الموجة تنتقل عبر الوسط الناقل دون أن يتحرك أي جزء منه.

خصائص الضوء

• الخصائص الهندسية:
  • انتشار الضوء في خطوط مستقيمة.
  • وجود سرعة محدودة.
  • الانعكاس.
  • الانكسار.
  • التشتت.
• الخصائص الموجية:
  • التداخل.
  • الحيود.
  • الخصائص الكهرومغناطيسية.
  • الاستقطاب.
  • الانكسار المزدوج.
• الخصائص الكمية:
  • المدارات الذرية.
  • الكثافات الاحتمالية.
  • مستويات الطاقة.
  • الكوانتات.
  • الليزر.

خصائص الصوت

• درجة الصوت.
• ارتفاع الصوت.
• جودة الصوت.
• التردد.
• السعة.
• نمط الموجة.

سرعة الضوء

نظرًا لسرعة الضوء الكبيرة جدًا، فإن انتقاله يحدث بشكل فوري. وبسبب المسافات الشاسعة بين النجوم والكواكب والأرض، قام علماء الفيزياء والفلك بتطوير نظام قياس يعرف بالسنة الضوئية لتسهيل قياس المسافات بيننا وبين النجوم. يعتمد هذا النظام على أن سرعة الضوء ثابتة وتبلغ 300,000 كيلومتر في الثانية. وبالتالي، يصل ضوء الشمس، الذي يبعد عنا 150 مليون كيلومتر، إلى الأرض في حوالي 8 دقائق.

تشير النظرية النسبية لأينشتاين إلى أنه لا توجد سرعة تتجاوز سرعة الضوء. هذه السرعة تلعب أيضًا دورًا محوريًا في تحديد السرعة النظرية لعمل الحواسيب، حيث تنتقل المعلومات داخل الحاسوب كتيارات كهربائية تُنقل من رقاقة إلى أخرى. كما تنتقل جميع الموجات الكهرومغناطيسية بما في ذلك الضوء بسرعة الضوء.

سرعة الصوت

تتفاوت سرعة الصوت اعتمادًا على الوسط الذي تنتقل فيه الموجات. يتم تحديد سرعة الصوت من خلال الكثافة ومعامل الحجم. تكون سرعة الصوت في الأجسام الصلبة أعلى منها في السوائل، وفي السوائل أكبر منها في الغازات؛ نظرًا لأن الجزيئات في الغازات تكون بعيدة عن بعضها البعض مقارنة بتلك الموجودة في السوائل والمواد الصلبة، حيث تكون قريبة جدًا. كما تتأثر السرعة أيضًا بالحرارة، حيث توجد علاقة طردية بينهما. في وسط هوائي عادي وجاف عند درجة حرارة 20 °C (68 °F)، تقدر سرعة الصوت بحوالي 343 مترًا في الثانية، أي ما يعادل 1224 كيلومترًا في الساعة.