الضوء اسرع من الصوت

الضوء اسرع من الصوت
الضوء اسرع من الصوت

الضوء والصوت

قد تتساءل أحيانًا عن العلاقة بين الصوت والضوء وما هية كل منهما، يمكننا القول أن علم الفيزياء يشمل دراسة الموجات بمختلف أنواعها مثل موجات الراديو والموجات الدقيقة والأشعة السينية والأشعة الكهرومغناطيسية التي يصدر منها الضوء وأنواع أخرى من الموجات مثل الموجات الصوتية. إذًا الصوت والضوء كلاهما موجات يمكن وصفها رياضيًا ليسهل عليك فهمها واستيعابها، ويمكنك فهمها أيضًا من خلال مراقبة كيفية عملها، فالصفة الرئيسية للموجات الضوئية وللصوتية وكل الموجات عمومًا أنها تنقل الطاقة من مكان إلى آخر، إلا أنها تتفاوت بقدرتها على حمل هذه الطاقة ونقلها حسب الوسط الموجودة فيه فالموجات الضوئية مثلًا يمكن أن تحمل الطاقة عبر الفضاء، بينما الموجات الميكانيكية مثل الصوت وموجات الماء والزلازل لا تنتقل عبر الفضاء، بل تحتاج لوسط ما مثل الهواء أو الماء أو الأرض نفسها.[١]


هل الضوء أسرع من الصوت؟

بعد أن عرفت ماهية الضوء والصوت، فقد يتبادر إلى ذهنك السؤال أيهما أسرع الضوء أو الصوت؟ يمكننا الإجابة عن هذا السؤال بأن الضوء والصوت مختلفان للغاية، ولا يمكن مقارنة سرعتهما بسهولة، فالصوت هو اضطراب ميكانيكي يحدث عبر الهواء أو أي وسيط آخر يعبر من خلاله ويحتاج دائمًا إلى وسيط للتنقل، وتعتمد سرعته على نوع الوسيط الذي يحمله، تخيل مجموعة من الجزيئات تمر في الهواء، إذا ضربت جسمًا أو أحدثت حركة ما، فإن الجزيئات التي تدفعها ستضرب الجزيئات التي أمامها، وهذه الاهتزازات للجزيئات تسمى اضطرابًا وهي نفسها الموجة، ببساطة هكذا ينتقل الصوت، عن طريق موجة الضغط الناتجة من الاهتزازات. والضوء، من ناحية أخرى ليس موجة ضغط بل هو جسيم أساسي؛ أي مستقل، وهو اضطراب كهرومغناطيسي لا يحتاج إلى وسيلة أو وسيط للنقل، ويسمى الشعاع الواحد من الضوء بالفوتون.

وتبلغ سرعة الصوت عبر الهواء حوالي 340 مترًا في الثانية، تزداد سرعته إذا عبر الماء أو تنقل من خلال الفولاذ، أما الضوء فينتقل خلال الفراغ بسرعة 300 مليون متر في الثانية، ولا توجد أي مادة يمكن أن تنتشر بشكل أسرع من سرعة الضوء، وإذا نقل عبر وسائط مختلفة غير الفراغ قد تقل سرعته إلّا انه سيبقى أسرع من الصوت بأضعاف كثيرة، عادة لا تلاحظ فرق السرعة هذا عند أداء نشاطات يومية اعتيادية كرؤية من تحادثه أو مشاهدة فيديوهات معينة، ولكن يصبح فرق السرعة هذا واضحًا، مع البرق والرعد مثلًا، سترى البرق دائمًا قبل سماع الرعد، لأن البرق عادةً يسبق الرعد بما يقارب الميل أو الميلين في كل مرة وهذه مسافة كبيرة بما يكفي ليحللها الدماغ ويرى يستنتج فرق السرعة.[٢]


خصائص الضوء

الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية عرضية يمكنك رؤيتها رؤيتها، وقد عُرفت الطبيعة الموجية للضوء لأول مرة من خلال التجارب على خصائص معيّنة مثل الحيود والتداخل، وفيما يلي بعض الخصائص والمفاهيم المرتبطة بالضوء والتي لا شك بأنك تود معرفتها:[٣]

  • الشدة: يقصد بشدة الضوء، أي كثافة طاقة الموجة نفسها.
  • السطوع: وهو كثافة الموجة الضوئية نفسها، إلّا أن قياس السطوع نسبي إذ يتباين من عين إلى أخرى.
  • اللون: ولون الضوء من الخصائص المرتبطة بشكل مباشر مع طوله الموجي.
  • الطيف المستمر: وهو مصطلح يُطلق على التردد الذي يكون منتظمًا ومكررًا في نفس المجال أو النطاق الضوئي.
  • الطيف المنفصل: وهو مجموعة من الترددات المستمرة، لكها توجد بشكل متقطع في المجال، بحيث تكون كل مجموعة من الطيف المستمر لها لون واحد.
  • الطول الموجي: وهو من خصائص الضوء المرتبطة باللون وغالبًا ما يقاس في الفراغ.


خصائص الصوت

الصوت هو شكل من أشكال الطاقة الذي ينتقل على شكل موجات ويجعلك تسمع، ويمكن وصف الموجة الصوتية بخمس خصائص وهي:[٤]

  • الطول الموجي: وهو أقل مسافة بين كل تكرار لأي موجتين صوتيتين، ويعبر عنه ب (لامدا λ).
  • السعة: وتمثل السعة أقصى إزاحة لجزيئات الوسط الذي تعبره الموجة، وتستخدم السعة لوصف حجم الموجة.
  • الفترة الزمنية: وهي الوقت الذي يحتاجه الجسم المهتز لإنتاج موجة واحدة كاملة، ويعبر عنها أحيانًا بدورة الموجة.
  • التردد أو التكرار الموجي: وهو عدد الدورات الموجية الكاملة المنتجة في ثانية واحدة، والتردد الموجي هو نفس تردد الجسم الاهتزازي الذي ينتج الموجة إذ أنه لا يُعد خاصية جزئية وله مقدار ثابت فلا يتغير حتى عندما ينتقل عبر أوساط مختلفة و وحدة قياسه "الهيرتز".
  • التسارع الموجي (سرعة الموجة): وهو المسافة التي تقطعها الموجة في ثانية واحدة، ووحدة قياسها (متر/ثانية).


قد يُهِمُّكَ

إن الأصوات المنتشرة حولك باستمرار أمر مألوف، ومع ذلك توجد العديد من الحقائق الممتعة عن الصوت التي قد لا تعرفها وقد يهمك معرفتها، ومنها:[٥]

  • الفضاء صامت، لا يوجد صوت في الفضاء وذلك لعدم وجود أي جزيئات تنقل الموجات الصوتية.
  • أعلى صوت طبيعي عُرف على الأرض نتج عن أحد البراكين المنفجرة.
  • تستطيع الكلاب أن تستشعر الترددات الموجية العالية التي تفوّتها الأذن البشرية، وعليه فإن الكلاب يمكنها سماع الأصوات أو الضوضاء التي لا يمكن للبشر سماعها.
  • الذباب لا يسمع أي صوت.
  • معظم القطط البيضاء ذات العيون الزرقاء صماء.
  • أغلبية الأبقار التي تستمع إلى الموسيقى تنتج الحليب بكميات أكبر من تلك التي لا تستمع إلى الموسيقى.
  • الدلافين قادرة على سماع الأصوات تحت الماء من مسافة تصل إلى 15 ميلاً.
  • لدى الحيتان القدرة على التواصل مع بعضها من مسافة كبيرة جدًا، فصوت الحوت ينتقل لمسافة 479 ميلًا عبر مياه المحيط.
  • من أجل سماع ضجيج الصوت، على هذا الضجيج أن ينتقل بسرعة أكبر من سرعة الصوت نفسه.
  • توجد حالة مرضية تسبب الخوف من الأصوات وخاصة الموسيقى تسمى ميلوفوبيا.
  • يوجد اختلاف كبير على تعريف الموسيقى، ومع ذلك فإن معظم التعريفات تصفها بأنها إعادة ترتيب للأصوات لتخرج بشكل جمالي.
  • ينتج صوت الرعد من كسر البرق لحاجز الصوت واحتكاكه بالهواء الساخن المحيط به.
  • على عكس المعتقد، ينتقل الصوت خلال الفولاذ أسرع من انتقاله خلال الماء، وينتقل خلال الهواء أبطأ من كليهما.


المراجع

  1. "Physics-Light and Sound (Science)", what-when-how, Retrieved 14-6-2020. Edited.
  2. "Blue Sky Science: Why is light faster than sound?", morgridge,27-9-2015، Retrieved 14-6-220. Edited.
  3. "The Nature of Light", physics, Retrieved 14-6-2020. Edited.
  4. SHIKHA GOYAL (7-5-2018), "What are the characteristics of Sound Waves?"، jagranjosh, Retrieved 14-6-2020. Edited.
  5. "18 Interesting Facts About Sounds You May Not Know", ambient-mixer,18-11-2016، Retrieved 15-6-2020. Edited.

494 مشاهدة