تعريف الضوء وانواعه

الضوء يمكن تعريفه على أنه شكل من أشكال الطاقة التي تحتوي على فوتونات وتشبه الجسيمات التي لها خصائص موجية، ويمكن أن يؤثر على فسيولوجيا الكائنات الحية، مثل التمثيل الضوئي وحاسة البصر.

الطاقة الضوئية هي شكل من أشكال الطاقة التي يمكن رؤيتها بالعين البشرية ولها طول موجي محدد يتراوح بين 400-700 نانومتر ويشار إليها باسم الضوء المرئي في الطيف الكهرومغناطيسي، وتتكون من أنواع مختلفة مثل الضوء النهار الطبيعي والضوء المتوهج وغيرها.

بحث عن الضوء وانواعه

ضوء النهار الطبيعي 

مصدر النور الطبيعي هو المعيار الذي يمكن من خلاله تقييم جميع مصادر الإضاءة الأخرى. يتمتع بمزايا وعيوب، على الرغم من أن للنهار تأثيرا نفسيا إيجابيا على الناس، إلا أن الإضاءة الخارجية تختلف بشكل كبير وقد تصل إلى 120000 لوكس عندما يكون هناك ضوء الشمس المباشر في الظهيرة. هذا قد يكون مؤلما للنظر إليه أو قد يكون منخفضا مثل حالة وجود غيوم عاصفة والشمس في الأفق. يمكن أن يعاني الأشخاص المصابون بفقدان البصر من صعوبة التكيف مع كميات مختلفة من النور الطبيعي في الأيام المشمسة والغائمة.

يعتبر الإضاءة الطبيعية النهارية من أهم الأسباب التي تؤدي إلى الوهج والظلال في تصميمات المباني الداخلية. ولتفادي ذلك، يجب تفتيت الإضاءة الطبيعية داخل المبنى، وتحقيق ذلك دون تسبب في الوهج أو الظلال، حيث أن كلاهما يمكن أن يشكل مشكلة للأشخاص الذين يعانون من فقدان البصر. وتشمل الطرق الفعالة للتحكم في الوهج والظلال: استخدام زجاج ملون للنوافذ، ونظام لوحات الجدران الشفافة، والمظلات والستائر الخارجية. كما يمكن تركيب أغشية خاصة على النوافذ والزجاج الموجود لتقليل الإشعاع الشمسي والمرئي.

الضوء المتوهج

تعتبر الإضاءة المتوهجة بديلاً جيداً للضوء الطبيعي، حيث يتم إنتاجها من خلال المصابيح التي تنبعث منها الحرارة والضوء. ونظراً لأن طيف الألوان الخاص بها أقرب إلى الضوء الطبيعي من العديد من مصادر الضوء الأخرى، فقد كانت المصدر المفضل للإضاءة للأغراض العامة على مدى فترة طويلة.

ومع ذلك، فإن المصابيح المتوهجة غير فعالة من حيث استهلاك الطاقة، وقد تم استبدالها في العديد من التطبيقات بأجهزة مثل المصابيح الفلورسنت ومصابيح الإنارة عالية الكثافة (HIDs) ومصابيح LED. وتوفر هذه الأجهزة إضاءة أفضل بصريا بنفس كمية الطاقة الكهربائية المستخدمة. وتسعى بعض الولايات إلى حظر استخدام المصابيح المتوهجة لصالح إضاءة أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.

إضاءة الفلورسنت

تستهلك الإضاءة الفلورية كهرباء أقل وتدوم لفترة أطول ولا تشع قدرًا من الحرارة مثل المصابيح المتوهجة ، يمكن أن تأتي على شكل أنابيب تخلق خطًا من الضوء ، وهي بيئة الإضاءة التقليدية في المباني والمكاتب الكبيرة ، يمكن أن تأتي أيضًا في شكل مصابيح ، تُعرف باسم المصابيح الفلورية المدمجة (CFLs).

 توفرالمصابيح الفلورية المتضامة إضاءة جيدة للغاية وتزداد شعبيتها في البيئات المبنية، وتشجع العديد من الدول استخدامها كإجراء لتوفير الطاقة.

الأنبوب الفلوري هو مصدر ضوء أكثر انتشارًا وأكبر من الناحية الفيزيائية من المصباح المتوهج، ويمكن في المصابيح التي تم تصميمها بشكل مناسب توزيع ضوء الفلورسنت بشكل متساوٍ دون وجود مصدر نقطي للوهج كما هو موجود في المصابيح المتوهجة بفتيل.

تعاني الإضاءة الفلورية من عيب رئيسي يتمثل في التوهج الخفيف الذي تنتجه. هناك عدة طرق للتغلب على هذا التأثير، مثل استخدام العدسات المناسبة أو حماية مصدر الضوء لتوفير إضاءة غير مباشرة متساوية، أو استخدام أنابيب تعمل بتعارض الطور. تنتج هذه التركيبات وميضا منخفضا تماما عند استخدامها كمصدر ضوء غير مباشر، أو عند استخدامها بجمعها مع أغطية نشر موشورية أو شبكات أو ظلال نصف شفافة أو ألواح تغطي.

إضاءة تنجستن الهالوجين

تتميز إضاءة الهالوجين التنجستن بأنها نوع من الإضاءة المتوهجة، حيث يحيط فتيل المصباح بغاز خامل وكمية صغيرة من الهالوجين، مما يزيد من كفاءة المصباح ويطيل عمره.

تنتج مصابيح الهالوجين ضوءًا أبيضًا ساطعًا وتوفر إضاءة أكثر لكل واط من المصابيح المتوهجة العادية، مما يجعلها مصدرًا جيدًا لإضاءة المهام. ونظرًا لأن مصابيح الهالوجين شديدة السطوع، يجب وضعها بعناية لتقليل الوهج والظل.

تولد مصابيح الهالوجين أيضا كمية كبيرة من الحرارة، وهذا أمر مهم للسلامة في أي مكان مغلق. لا تضع مصابيح الهالوجين في مكان يمكن لشخص بصره ضعيف أن يقف أو يجلس تحته، لأنه قد يتعرض للحرارة ويصاب بالإصابة بدون قصد. إذا كان من الضروري أن يكون الرؤية واضحة للاحتياطات الأمنية، يجب تجنب وضع الأضواء في منطقة العبور أو استخدام حواجز مانعة مثل الحواجز الحديدية لتجنب الإصابة.

إضاءة مصابيح LED

تعد إضاءة LED مصدرًا للضوء الكفء من حيث استهلاك الطاقة، ويتم إنتاجها بتوصيل التيار الكهربائي إلى دائرة بسيطة، وتنتج مصابيح LED ضوءًا يشبه ضوء النهار بشكل كبير، مما يجعل هذه المصابيح فعالة وعملية.

تستخدم مصابيح LED غالبًا كمصدر للضوء الاتجاهي لتوجيه الضوء على كائن أو عنصر بناء مثل لافتة أو مكتب استقبال. ويمكن تركيب مصابيح LED في صفوف داخل المصابيح لتوفير إضاءة متعددة الاتجاهات مماثلة لتلك التي ينتجها المصابيح المتوهجة.

تتميز مصابيح LED بعدم إصدارها لأي أشعة فوق بنفسجية (UV)، وتولد كمية قليلة من الحرارة، مما يجعلها مثالية لإضاءة الأشياء الحساسة للأشعة فوق البنفسجية، مثل الأعمال الفنية.

تستخدم لمبات LED تقليديًا كمؤشرات ضوئية على الأجهزة الإلكترونية، وتستخدم الآن في تطبيقات أوسع مثل اللافتات ومصابيح الشوارع والإضاءة التفصيلية المعمارية. وتستخدم إضاءة LED أيضًا كإضاءة مهمة أو موضعية، على سبيل المثال، أسفل خزائن المطبخ لإضاءة أسطح العمل.

إضاءة التفريغ عالية الكثافة HID

تعتبر مصابيح HID نوعًا من مصابيح القوس، وتتميز بعمر أطول وتوفير المزيد من الضوء لكل واط مقارنة بأي مصدر ضوء آخر، وتتوفر بأنواع مثل البخار الزئبقي والهاليد المعدني وأنواع الصوديوم ذات الضغط العالي والمنخفض.

مصابيح بخار الصوديوم منخفضة الضغط فعالة للغاية ، إنها تنتج ضوءًا أصفر برتقاليًا عميقًا ولها مؤشر عرض ألوان فعال يقارب الصفر ، تظهر العناصر التي يتم عرضها تحت ضوئها أحادية اللون ، مما يؤثر على الأشخاص الذين يعانون من فقدان البصر ، يمكن تصنيع مصابيح هاليد معدنية ومصابيح هاليد معدنية من السيراميك لإصدار ضوء أبيض محايد ، وهو أمر مفيد للتطبيقات التي يكون فيها مظهر اللون الطبيعي أمرًا بالغ الأهمية على سبيل المثال ، إنتاج التلفزيون والأفلام ، والألعاب الرياضية الداخلية أو الليلية ، والمصابيح الأمامية للسيارات وإضاءة أحواض السمك.

تنتج مصابيح الصوديوم عالية الضغط ضوءًا أكثر بياضًا، ولكن ما زالت تتميز بصبغة برتقالية زاهية، وتتوفر الآن إصدارات جديدة مصححة للألوان تنتج ضوءًا أكثر بياضًا، ولكن يتم التضحية ببعض الكفاءة لتحسين اللون.

بحث عن الضوء وطاقة الكم

يمكن وصف الضوءبأنه موجة كهرومغناطيسية. في هذا النموذج ، يخلق مجال كهربائي متغير مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا ، هذا المجال المغناطيسي المتغير يخلق مجالًا كهربائيًا متغيرًا ،على عكس العديد من الموجات الأخرى (الصوت ، موجات الماء ، الأمواج في ملعب كرة القدم) ، لا يحتاج الضوء إلى وسيط يتحرك فيه.

مصادر الضوء الأساسية 

• مصادر الضوء الطبيعية
• مصادر الضوء الاصطناعية
• مصادر الضوء المتوهج 
• مصادر الضوء اللامع

بحث عن سرعة الضوء 

يتم تحديد سرعة انتشار موجات الضوء عبر المواد المختلفة، وعلى وجه الخصوص، تم تحديد قيمة سرعة الضوء في الفراغ الآن بالضبط مقدارها 299،792،458 مترًا في الثانية.

تعتبر سرعة الضوء من الثوابت الأساسية في الطبيعة، وأهميتها أوسع بكثير من دورها في وصف خاصية الموجات الكهرومغناطيسية، إذ أنها تمثل السرعة المحددة الفريدة في الكون، حيث تعد حدًا أعلى لسرعة انتشار الإشارات وسرعات جميع جسيمات المواد.