ربما لا يصدق البعض أن ما نراه من ضياء ليس هو الضوء، بل إن ما نراه هو انعكاس لشعاع الضوء الساقط على الجسم من مصدر الضوء، وليس شعاع الضوء ذاته، فعندما يكون هناك مصدر للضوء، تنبعث منه فوتونات الضوء على شكل شعاع، فيصطدم بالجسم ثم ينعكس إلى العين مرة أخرى فنرى الجسم، وشدة الضوء كأي كمية فيزيائية قابلة للقياس؛ ولذلك سوف نتناول من خلال مقالنا هذا وحدات قياس شدة الضوء.
ماهية الضوء
يعتبر الضوء جسيمات دقيقة جدًا متناهية الصغر، تنبعث من مصدر الضوء، وتسير في خطوط مستقيم، وعلى هذا فإن الضوء يعتبر مكوّنًا فيزيائيًا قابلًا للقياس، ولكنه في نفس الوقت ليس كأي كمية فيزيائية تقليدية، كالوزن، أو الحجم، أو الطول .
وحدة قياس الضوء
هناك العديد من الوحدات التي يمكن من خلالها قياس شدّة الضوء، ومن أهم هذه الوحدات:
وحدة الشمعة/ قدم، أو القنديلة:
تمثل وحدة الشمعة جزءًا من النظام الدولي لوحدات القياس، هذا على الرغم من أنها وسيلة قديمة إلا أنها ما زالت تحتفظ بقيمتها، حيث تمّ اعتمادها كوحدة قياس أساسية في النظام الدولي، فهي تقيس مقدار الإضاءة الساقطة على سطح ما، مساحته واحد قدم، وتعادل 60/١ من الإضاءة المنبعثة من البلاتين عند درجة حرارة 2064 كلفن.
وحدة اللكس lux:
هي إحدى وحدات النظام الدولي أيضًا المستخدمة في قياس شدة الضوء، وتعني باللغة اللاتينية ضوء، ويرمز لها بالرمز lux، وهي تعادل مللي وات/ م٢، ويتعرض الإنسان للضوء بمعدل يتراوح بين الآلاف ومئات الآلاف يوميًا من lux، وذلك حسب طبيعة المكان الموجود فيه، وحسب فصول السنة.
وحدة لومن/ واط:
تستخدم هذه الوحدة في قياس الضوء المتدفق لكل واط، فهي وسيلة فعّالة لمعرفة مدى اقتصادية اللمبة ومقارنتها باللمبات الأخرى، مع تحديد مقدار شدة الاضاءة الذي تنتجه اللمبة، وهي تعادل واحد شمعة أي أن اللومن الواحد يساوي شمعة واحدة.
أهم خصائص الضوء
للضوء العديد من الخصائص، يمكن ذكرها في النقاط التالية:
الدرجة: حيث يتم تصنيف الضوء على حسب القوّة والضعف، فالضوء القوي هو الذي يركز على نقطة معينة دون تشتت، بينما يكون الضوء الضعيف منتشرًا وليس له اتجاه معين.
الشدّة: تتوقف شدّة الضوء على طبيعة المصدر الناشئ عنه الضوء، وكذلك اتجاه الأشعة الخارجة من هذا الضوء.
الاتجاه: حيث أن اختلاف زاوية سقوط الضوء تؤدي إلى اختلاف شكل الأشياء.
الاستقامة: فالضوء يسير في خطوط مستقيمة، كما أنه قابل للانكسار ، والانعكاس
التردد الموجي: يتمتع الضوء بالخصائص الموجية، أي أن موجة الضوء تتردد في هيئة قمم وقيعان، وبالتالي يخفت الضوء كلما بعدت المسافة عن مصدر الضوء.
العوامل التي تتوقف عليها شدة الإضاءة
تتوقف كمية الإضاءة على عاملين أساسيين هما، المسافة المحصورة بين مصدر الضوء، والجسم المضاء، وكذلك على درجة الإضاءة الناتجة من مصدر الضوء، كالآتي:
- المسافة: تتناسب شدّة الإضاءة عكسيًا مع المسافة الفاصلة بين مصدر الضوء، والجسم العاكس له، أي يتناسب عكسيًا مع مربع نصف قطر الدائرة التي يقع مصدر الضوء في مركزها.
- درجة الإضاءة: بينما تتناسب شدّة الإضاءة طرديًا مع درجة الإضاءة، أي كميّة اللومن المنبعثة، وليست كمية الواط المستهلكة، فهناك كثير من مصادر الإضاءة، التي تستهلك الطاقة الكهربية في صورة حرارة، كاللمبة ذات الفتيل التقليدية.
الطول الموجي المرئي
لا تستطيع العين المجردة رؤية جميع الضياء، فربما يكون هناك مصدر للضوء، لكن لا تراه العين، مثل الأشعة المنبعثة من عدسة ريموت التليفزيون مثلًا، فلا يمكن رؤية الضوء، إلا إذا كان الطول الموجي له في الفترة من 400 نانومتر، و 700 نانومتر، أي بين الأشعة تحت الحمراء، وفوق البنفسجية، والأشعة تحت الحمراء، والأشعة فوق البنفسجية لا تريان بالعين المجردة؛ ولذلك يتم استخدامهما في كاميرات المراقبة.
مما ورد بالسطور السابقة يتضح لنا ماهية الضوء، وأن الضوء قابل للقياس، مثله كمثل الكميات الفيزيائية الأخرى، وأنه ليس بالضرورة رؤية الضوء للدلالة على وجوده، و كذلك أن للضوء طول موجي محدد، لا يرى ما فوقه أو ما دونه.
