على مر التاريخ، لعب الضوء دورًا أساسيًا في الوجود البشري، وغالبًا ما كان بمثابة مصدر الإضاءة الأساسي للمستوطنات البشرية والوسيط الأساسي لأداء العديد من الوظائف الحيوية.
لقد كان الضوء أيضًا بمثابة أداة قوية لتحقيق أغراض مختلفة، من توفير الدفء والراحة إلى زيادة الإنتاجية، وتزويد البشر بآلية لتوسيع فهمهم للعالم من حولهم.
وتمثلت الخطوات الأولى في تسخير قوة الضوء في النيران ومن بعدها جاءت المصابيح، مما يمثل خطوة مهمة إلى الأمام في فهمنا للضوء نفسه.
تاريخ الضوء
كان الإغريق القدماء من أوائل الأشخاص الذين درسوا طبيعة الضوء وطوروا نظريات حوله، والدليل الأكبر على ذلك إن كلمة ضوء مشتقة من الكلمة اليونانية “leukos”، والتي تعني الأبيض.
ومنذ الحضارات الأولى إلى التكنولوجيا الحديثة، استخدم البشر الضوء لأغراض عديدة، وغير اختراع المصباح الكهربائي مجرى التاريخ، وجعل الضوء الصناعي العالم أكثر أمانًا وسهولة في الوصول إليه.
وكان الفيزيائي الإنجليزي إسحاق نيوتن بلا شك الشخصية المميزة في تاريخ العلم، ويُنظر إليه على نطاق واسع على أنه أحد أكثر العلماء تأثيرًا.
ومن خلال التجارب البارعة، تمكن من إظهار أن الضوء الذي تولده الشمس يتكون من جميع الألوان، فعندما يمر ضوء الشمس عبر منشور، فإنه يتشتت في قوس قزح من الألوان.
وخلال العصور القديمة، كانت قدرة المناشير الزجاجية على توليد ألوان متعددة معروفة، لكنها لم تُنسب إلى الضوء. وفي إعداد معقد نسبيًا، عندما تم دمج هذه الألوان وتمريرها عبر المنشور مرة أخرى، استعاد نيوتن الضوء الأبيض، مما يثبت أن الضوء الأبيض يتكون من جميع الألوان.
ما هو الضوء بالضبط؟
ببساطة، يمكن القول بأن الضوء هو شكل من أشكال الطاقة المشعة التي يمكننا إدراكها بأعيننا، بمعنى آخر فالضوء هو طاقة مرئية.
والضوء المرئي هو مكون صغير من قسم أكبر بكثير مما يعرف بالطيف الكهرومغناطيسي، والذي يتضمن جميع أشكال الطاقة التي تنتشر عبر الفضاء بطريقة تشبه الموجة.
وترتد موجات الضوء من الأشياء إلى أعيننا يوميًا، مما يسمح لنا بمشاهدة العناصر.
كيف تم استخدام الضوء عبر التاريخ؟
يعود استخدام الضوء إلى بعض أقدم الحضارات المسجلة، إذ استخدم المصريون مصابيح مملوءة بالزيت أو الدهن لتوليد ضوء صناعي، كما طوروا نظامًا من المرايا لعكس ضوء الشمس في الأماكن المظلمة مثل المقابر.
وكان الإغريق القدماء من أوائل الأشخاص الذين درسوا طبيعة الضوء، وطوروا نظريات حوله.
وفي العصر الحديث، أصبحت الإضاءة الكهربائية منتشرة في كل مكان في المجتمع، وحلت المصابيح الكهربائية محل المصابيح والشموع المضاءة بالغاز كمصادر الإضاءة الاصطناعية الأساسية لدينا.
كما تطور الفهم الحديث للضوء بشكل كبير من أفكار الإغريق القدماء، فأصبحنا نعلم أن الضوء يتصرف كموجة ذات تردد طاقة واحد.
ومثّل هذا الاكتشاف طفرة في فهمنا لطبيعة الضوء، إذ أدى اكتشاف المصباح الكهربائي في القرن التاسع عشر إلى توسيع معرفتنا بدور الضوء في المجتمع.
ولم يكن المصباح الكهربائي أول اختراع يستخدم الكهرباء لتوليد الضوء، في عام 1801، اخترع همفري ديفي مصباح القوس كهربائي، والذي يستخدم تيارًا كهربائيًا لإنتاج ضوء أبيض ساطع.
ومع ذلك، لم يكن مصباح القوس الكهربائي عمليًا جدًا للاستخدام اليومي، إذ أنتج الكثير من الحرارة وكان من الصعب السيطرة عليه.
وفي عام 1879، اخترع توماس إديسون المصباح المتوهج وهو عبارة عن لمبة زجاجية مملوءة بغاز مثل الأرجون، ويوجد خيط معدني داخل المصباح يحترق عند مرور الكهرباء عبر الفتيل، ثم تتسبب حرارة الفتيل في توهج غاز المصباح، مما ينتج عنه الضوء.
وكن هذا المصباح بمثابة تحسن كبير في مصباح القوس الكهربائي، لأنه أنتج حرارة أقل بكثير ويمكن التحكم فيه بسهولة، وأدى التبني الواسع لمصباح إديسون الكهربائي إلى تطوير الشبكات الكهربائية والنظام الكهربائي الحديث.
الضوء الحديث
منذ اختراعه، خضع المصباح الكهربائي للعديد من التغييرات والتحسينات.
ففي أوائل القرن العشرين، تم تطوير مصابيح الفلورسنت التي تعمل عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر أنبوب مملوء بالغاز. يؤدي هذا إلى إصدار الغاز للأشعة فوق البنفسجية، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى ضوء مرئي بواسطة طلاء فلوري داخل الصندوق.
وتُعتبر المصابيح الفلورية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من المصابيح المتوهجة، ويمكن أن تدوم لفترة أطول.
كما تم تصميم الثنائيات الباعثة للضوء، أو LEDs، وهي أشباه موصلات تنتج الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها.
وعلى عكس المصابيح المتوهجة، التي تستخدم الكهرباء لتوليد الحرارة التي تنتج الضوء، تحول مصابيح LED الكهرباء مباشرة إلى ضوء، وهذا يجعلها أكثر كفاءة بكثير من المصابيح المتوهجة وبالتالي فهي أكثر صداقة للبيئة.
ولذلك فقوة الضوء لا يمكن إنكارها، لقد شكلت التاريخ وما زالت تلعب دورًا حيويًا في حياتنا اليوم.
أشعة الليزر.. الضوء الذي غير وجه العالم
ما هي القطاعات التي يعمل فيها أغلب الأمريكيين؟ وأي الوظائف أعلى أجرًا؟
ما هو مساعد الذكاء الاصطناعي “Bard”؟ وكيف يمكنك الاستفادة منه؟
