ما هي حاسبة سرعة الضوء؟
تحسب هذه الأداة مدى سرعة انتقال الضوء عبر وسط معيّن. فالضوء يبلغ سرعته القصوى في الفراغ — وهي الثابت الشهير c = 299,792,458 م/ث — لكنه يتباطأ عند مروره خلال مواد مثل الهواء أو الماء أو الزجاج. ويُعبَّر عن مقدار هذا التباطؤ بما يُسمى معامل الانكسار (n) الخاص بالوسط. تطبّق الأداة العلاقة \(v = c/n\) لتعطيك السرعة بوحدتي المتر في الثانية والكيلومتر في الثانية معًا.
طريقة الاستخدام
أدخل معامل الانكسار للوسط الذي تريد دراسته. ومن القيم الشائعة: \(n = 1\) للفراغ، و1.000293 للهواء، و1.333 للماء، ونحو 1.5 للزجاج المعتاد. وكلما ارتفع معامل الانكسار، ازداد تباطؤ الضوء. اضغط على زر الحساب لتظهر لك السرعة الناتجة.
شرح المعادلة
المعادلة الحاكمة هي:
$$v = \frac{c}{n}$$حيث \(v\) هي السرعة الطورية للضوء داخل الوسط، و\(c\) سرعة الضوء في الفراغ (قيمة محدّدة بدقة تامة)، و\(n\) معامل الانكسار وهو عدد بلا وحدات يكون دائمًا مساويًا لـ1 أو أكبر في المواد العادية. وبما أن \(n\) يقع في المقام، فإن ارتفاع معامل الانكسار يؤدي إلى انخفاض السرعة.
مثال محلول
لنفترض أن الضوء ينتقل عبر الماء الذي يبلغ معامل انكساره \(n = 1.333\). عندها يكون:
$$v = 299{,}792{,}458 \div 1.333 \approx 224{,}900{,}569\ \text{م/ث}$$أي نحو 224,901 كم/ث. وهذا يعادل تقريبًا 75% من سرعة الضوء في الفراغ.
الأسئلة الشائعة
هل يمكن أن يتجاوز الضوء سرعة c؟ لا يمكن لسرعة الضوء داخل أي مادة أن تتجاوز \(c\). وقد تؤثر معاملات الانكسار الأقل من 1 على السرعة الطورية في حالات خاصة، لكنها لا تنقل أي معلومة أسرع من \(c\) أبدًا.
ما القيمة التي أستخدمها للفراغ؟ استخدم القيمة \(n = 1\) بالضبط، وهي تُرجع السرعة الكاملة \(c\).
لماذا يُعدّ c عددًا دقيقًا تمامًا؟ منذ عام 1983 صار المتر يُعرَّف اعتمادًا على سرعة الضوء، مما يجعل \(c = 299{,}792{,}458\ \text{م/ث}\) ثابتًا دقيقًا وثابتًا لا يتغير بحكم التعريف.
