الضوء اسرع من الصوت

هل الضوء أسرع من الصوت؟

يتشكّل الصوت من تصادم الجزيئات المنتقلة في وسط معين، وبسبب اصطدام الجزيئة الأولى بالحاجز تتغير سرعة تحرُّك الجزيئات فتدفع بعضها البعض، وينشأ من هذا التصادم موجات ضغط تنتقل عبر الأوساط المختلفة، وبذلك يتكون الصوت، وبما أنَّ الموجات جسم متحرك فهذا يعني أنَّ لها سرعةً محددةً تتحرك فيها، وتعتمد سرعة الموجات على عدة عوامل منها؛ نوع الوسط الذي تنتقل فيه، فينتقل الصوت بسرعة أعلى في الأوساط السائلة والصلبة، وأقل سرعةً في الهواء، ولا يمكن أن ينتقل الصوت في الفراغ، إذ لا بدَّ له من وسيط ينقل موجاتها، أمّا الضوء فيتكون من جسيمات تدعى الفوتونات، وهي موجات كهرومغناطيسيّة لا تحتاج إلى وسط لتنتقل فيه، أي أنّها تنتقل في الفراغ بسرعة عالية، وبسبب الخصائص المختلفة للضوء والصوت، فإنّ الضوء يتحرك بسرعة أعلى من الصوت^[١].

رؤية البرق قبل سماع الرعد

وهذه الظاهرة من أكبر الأمثلة على أنَّ الضوء أعلى سرعةً من الصوت؛ إذ نرى في الأيام الشتوية العاصفة لمعان البرق في السماء، ثمَّ نسمع صوت الرعد بعد ذلك، ويعود السبب لاختلاف سرعتهما في الهواء رغم تكونهما في نفس الوقت^[١].

خصائص الضوء

من خصائص الضوء^[٢]:

• يعرَّف الضوء بأنه عبارة عن إشعاع كهرومغناطيسي، يتميز بخصائص تشبه الموجات، كالطول الموجي.
• يتحلَّل الضوء المرئي (الأبيض) إلى عدة درجات من الإشعاعات غير المرئية تراها الأعين بعدة ألوان مختلفة في طولها الموجي، وهي ألوان الطيف المرئي السبعة.
• يمتلك الضوء طاقةً حركية تٌختزَن في الفوتونات، وترتبط هذه الطاقة بعلاقة طردية مع تردد الموجات، وعلاقة عكسية مع الطول الموجي.
• تبلغ سرعة الضوء في الفراغ (2.99793x10¹⁰ ) سنتيمترًا لكل ثانية، وهي أعلى سرعة يمكن للضوء التحرك فيها، وتنخفض السرعة عند انتقال الضوء عبر الأوساط الأخرى.
• يستمر الضوء في التحرك مستقيمًا باتجاه معين إلا إن قابل حاجزًا، فإن كان الحاجز معتمًا فإنه ينعكس في الجهة المعاكسة لسقوط الشعاع، وبنفس مقدار درجة السقوط، وإن كان الجسم شفافًا كالزجاج فيحدث له ما يسمى بالإنكسار فيدخل للجسم الشفاف وتتغير زواية سقوطه، وعند الانكسار تتبدد وتتشتت بعض طاقة الضوء، إذ يمتصها الجسم الشفاف.
• يمتاز الضوء بظاهرة استقطاب الضوء، وهو اهتزار الضوء عموديًا على مسار انتشاره.
• ينتقل الضوء عبر جميع الأوساط، وتختلف سرعته حسب خصائص كل وسط.

خصائص الصوت

من خصائص الصوت^[٣]:

• ينتشر الصوت بشكل موجات، وتقسم الموجات إلى نوعين حسب اتجاه ترددها مع اتجاه انشارها؛ وهما الموجات الطولية والموجات المستعرضة، فالموجة المستعرضة تتردد عموديًا على اتجاه انتشار الموجة، وتتحرك الطولية مع اتجاه انتشار الموجة.
• ينتشر الصوت في السوائل والغازات بشكل موجة طولية، وبشكل موجة مستعرضة في الوسط الصلب.
• يختلف انضغاط الموجة الصوتية الواحدة، فعند تحرك الموجة لأسفل أي عند تشكيل القاع ينخفض الضغط، وعند تحرك الموجة لأعلى أي عند تشكيل القمة يزداد الضغط، ويستمر التذبذب إلى أن تنتهي الموجة.
• يمر عدد معين من الأطوال الموجية الصوتية إلى نقطة محددة وهو ما يسمى بالتردد، أو هو عدد الموجات المتكونة في ثانية واحدة، ويَقطع الصوت مسافةً معينةً خلال دورة واحدة وهو ما يسمّى بالطول الموجي وضمن فترة زمنية محددة وهو ما يسمّى بالفترة، ويترتبط تردد الموجة بعلاقة عسكية مع الفترة، فالموجات الصوتية ذات التردد العالي لها فترات قصيرة، أي إنَّ درجة الصوت منخفضة.
• تتميز الموجات الصوتية بالشدة التي تقاس بمقياس ديسيبل.
• ينتقل الصوت عبر جميع الأوساط الصلبة والسائلة والغازية، ونتيجةً لذلك تختلف سرعة انتقال الصوت ووصولها لنقطة معينة، فتتأثر سرعة انتقاله في الوسط الغازي حسب كثافة الغاز ودرجة حرارته، وتختلف في السوائل حسب درجة حرارتها وكثافة السائل أيضًا^[٣].

1. ^ ^{أ ب} " Blue Sky Science: Why is light faster than sound? ", madison, 2015-09-28, Retrieved 2020-12-06. Edited.
2. ↑ Prof Stephen A Nelson, Properties of Light and Examination of Isotropic Substances, Page 1. Edited.
3. ^ ^{أ ب} BY Richard E. Berg (2020-11-05), "Sound", britannica, Retrieved 2020-12-06. Edited.