سرعة الضوء

قيمة الثابت

قيمة c الدقيقة هي 299,792,458 متر في الثانية(1,079,252,848.8 كيلومتر في الساعة). لاحظ أن هذه السرعة هي تعريف وليس قياس منذ أن تم توحيد الوحدات العالمية, تم تعريف المتر على أنه المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ خلال 1/299,792,458فيه. عند عبور الضوء خلال مواد شفافة مثل الزجاج أو الهواء تقل سرعته. النسبة بين سرعة الضوء في الفراغ وسرعته خلال مادة تسمى (بالإنجليزية: Index Of Refraction). كذلك تتغير سرعة الضوء بتأثير الجاذبية ما يولد ظاهرة عدسات الجاذبية (بالإنجليزية: Gravitational Lensing).

إحدى نتائج قوانين الالكترومغناطيسية (مثل معادلات ماكسول) هي أن c, سرعة الأمواج الالكترومغناطيسية لا تتعلق بسرعة الجسم الذي يطلقها، أي أن سرعة الأمواج المنبعثة من جسم متحرك وجسم ساكن ستكون متساوية(مع أن اللون، ذبذبة وطاقة الضوئين ستختلف، هذا ما يسمى بتأثير دوبلر النسبي). كانت استنتاجات ماكسويل المذهلة هي الصيغة التالية التي تمثل سرعة الضوء:

c = \frac{1}{\sqrt{\mu_0 \varepsilon_0}} \

حيث:

c - سرعة الضوء او الموجة الكهرومغناطيسية
μ0 - معامل النفاذية وقيمته 4π × 10-7 H/m (هنري\متر)
ε0 - معامل السماحية وقيمته 8.854187817 × 10-12 F/m (فاراد\متر)

إذا ما أضفنا إلى ذلك الاستنتاجات من النظرية النسبية يقودنا ذلك إلى أن جميع المتفرجين سوف يقيسوا سرعة الضوء بالفراغ متساوية باختلاف سرعتهم وسرعة الاجسام التي تطلق الضوء. هذا ما قد يقودنا إلى رؤية c كقيمة كونية ثابتة وأساساً للنظرية النسبية. من الجدير بالذكر ان القيمة c هي القيمة الكونية وليس سرعة الضوء، فاذا تم التلاعب بسرعة الضوء بطريقة أيٍ كانت لن تتأثر النظرية النسبية بذلك.

حسب التعريف الدارج الذي تم وضعه سنة 1983 سرعة الضوء هي بالضبط 299,792,458 متر في الثانية، تقريباً 3 × 10^8 متر في الثانية، أو 30 سانتيمتر في النانو ثانية.

سرعة الضوء في المواد

تختلف سرعة الضوء خلال مروره في المواد حسب طبيعة شفافيتها حيث تصبح اقل من تلك المحسوبة في الفراغ وذلك بالعلاقة:

n=\sqrt{\epsilon_r\mu_r}

حيث:

n معامل انكسار الضوء في المادة أكبر من الواحد لغير الفراغ,
εr معامل السماحية النسبي للمادة أكبر من الواحد لغير الفراغ,
μr معامل النفاذية النسبي أكبر من الواحد لغير الفراغ. [code]