تعرف سرعة الضوء بالمسافة التي يقطعها الضوء في وقت معين، وهي السرعة الوحيدة في العالم التي لا تتغير، والأعلى في انتشار جميع جزيئات المادة، كما أنها هامة في وصف خاصية الموجات الكهرومغناطيسية، وتحدد قيمة سرعة الضوء في الفراغ على وجه الدقة بأنها 299.792.458 متر في الثانية.
كيف تم اكتشاف سرعة الضوء
- يوجد العديد من المحاولات لقياس سرعة الضوء على مر التاريخ، لذلك كان من المنطقي التفكير بقانون السرعة تساوي المسافة مقسومة على الزمن، لكن مع الضوء، الأمر ليس بهذه البساطة، إذ إنه سريع جدا، ومن أهم تلك المحاولات ما يلي:
- محاولة جاليليو، الذي أشار إلى أن سرعة الضوء أكبر من سرعة الصوت، واقترح طريقة قد تسمح بقياس سرعة الضوء وهي إيقاف شخصين بمقابل بعضهما تفصل بينهما عدة أميال ومع كل منهما فانوسا، يقوم الأول بفتح فانوسه وعندما يرى الآخر ضوء الفانوس يقوم بفتحه فانوسه أيضا والفترة التي تفصل بين الكشف عن ضوء الفانوسين ستكون سرعة انتقال الضوء بين الشخصين، ولكن جاليليو اكتشف عدم فعالية هذه الطريقة.
- محاولة رومير، إذ قام العالم الدنيماركي رومير في عام 1676م باكتشاف أول قياس حقيقي لسرعة الضوء،عن طريق مراقبته لكوكب يدور حول المشتري ومقارنته بدوران المشتري حول الشمس، وغيرها من المراقبات والقياسات الفلكية مما نتج عنه أن سرعة الضوء تساوي 125.000 ميل في الثانية.
- محاولة جيمس برادلي، حيث في عام 1728م قام جيمس برادلي بتقدير سرعة الضوء بأنها تساوي 301.000 كيلومتر/ثانية، عن طريق مراقبة انحراف النجوم.
- الإجماع الدولي، الذي اعتم على تطور الليزر والساعات الذرية الدقيقة في عام 1983م، تم الإجماع دوليا على أن سرعة الضوء تُساوي 299.792.458 كيلومتر/ثانية.
طرق قياس سرعة الضوء
وتقاس سرعة الضوء عن طريق حل المعادلة التالية:
C=λ.F، وهي معادلة تبين العلاقة بين سرعة الضوء وتردده وطوله الموجي، وترمز الرموز المذكورة في المعادلة إلى التالي:
c: تعني سرعة الضوء التي تساوي 300000 كيلومتر/ثانية، أو 3.0×108 متر/ثانية، وهي ثابتة لا تتغير نهائيا. λ: تعني طول الضوء الموجي الذي يقاس بالأمتار في معظم الأحيان. f: تعني التردد الذي تمر به الموجات الضوئية.
استخدام الليزر
تطور الليزر والساعات الذرية، بعد عام 1970، الأمر الذي شجع على إعادة محاولة قياس سرعة الضوء بدقة أكبر، حيث إنه في عام 1973م قام العالم إيفانسون، وفريقه بقياس سرعة الضوء وحصلوا على قيمة دقيقة جداوهي 299,792,457.4 م/ث، وكانت الخطأ في هذه القيمة ±1 م/ث وهي نسبة خطأ ضئيلة جدا لو قارنت بنسبة الخطأ في المحاولات السابقة لقياس سرعة الضوء.
بعد ذلك كان لابد من إعطاء سرعة الضوء قيمة ثابتة ومطلقة، لذا الغرض تمت الاستعانة بالليزر والساعات الذرية عالية الدقة، بالإضافة لتعريفنا للمتر، حيث إن تعريفه المتفق عليه دولياهو أن المتر عبارة عن المسافة التي يقطعها الضوء في زمن مقداره 1/299,792,458 من الثانية، وبهذا يمكن القول أن سرعة، هي 299,792,458م/ث، وهذه السرعة ثابتة في الفراغ ولا تتغير أبدا ولا يوجد شيء يستطيع التحرك بسرعة أكبر من هذه السرعة.
