شدة موجات الضوء هي مقدار الطاقة التي تحملها الموجات في وحدة الزمن، ووحدة شدة الضوء هي واط/متر مربع. وتعتمد شدة موجات الضوء على ثلاثة عوامل رئيسية:
- كمية الطاقة التي يصدرها مصدر الضوء: كلما زادت كمية الطاقة التي يصدرها مصدر الضوء، زادت شدة موجات الضوء الصادرة عنه. على سبيل المثال، تكون شدة الضوء الصادر عن الشمس أعلى من شدة الضوء الصادر عن المصباح الكهربائي.
- مساحة سطح الموجة: كلما زادت مساحة سطح الموجة، زادت شدة الضوء. على سبيل المثال، تكون شدة الضوء الصادر عن مصدر ضوئي صغير أقل من شدة الضوء الصادر عن مصدر ضوئي كبير.
- البعد عن مصدر الضوء: كلما زاد البعد عن مصدر الضوء، قلت شدة الضوء. ويرجع ذلك إلى أن الطاقة المنبعثة من مصدر الضوء تنتشر في جميع الاتجاهات، وبالتالي فإن مقدار الطاقة الذي يصل إلى وحدة مساحة معينة يقل مع زيادة البعد عن مصدر الضوء.
وفيما يلي شرح مفصل لكل عامل من هذه العوامل:
كمية الطاقة التي يصدرها مصدر الضوء
يمكن حساب شدة الضوء الصادرة عن مصدر ضوئي باستخدام المعادلة التالية:
شدة الضوء = كمية الطاقة / الزمن
على سبيل المثال، إذا كان مصدر ضوئي يصدر طاقة مقدارها 100 واط في الثانية، فإن شدة الضوء الصادرة عنه تساوي 100 واط/متر مربع.
مساحة سطح الموجة
تعتمد شدة الضوء أيضًا على مساحة سطح الموجة. فكلما زادت مساحة سطح الموجة، زادت شدة الضوء. ويرجع ذلك إلى أن مقدار الطاقة المنبعثة من مصدر الضوء ينتشر في جميع الاتجاهات، وبالتالي فإن مقدار الطاقة الذي يصل إلى وحدة مساحة معينة يتناسب مع مساحة سطح الموجة.
على سبيل المثال، إذا كان مصدر ضوئي يصدر طاقة مقدارها 100 واط، وكان قطره 1 متر، فإن شدة الضوء الصادرة عنه تساوي 100 واط/متر مربع. أما إذا كان قطر المصدر الضوئي 10 أمتار، فإن شدة الضوء الصادرة عنه تساوي 1000 واط/متر مربع.
البعد عن مصدر الضوء
يعتمد التأثير الثالث الذي يحدد شدة موجات الضوء على البعد عن مصدر الضوء. فكلما زاد البعد عن مصدر الضوء، قلت شدة الضوء. ويرجع ذلك إلى أن الطاقة المنبعثة من مصدر الضوء تنتشر في جميع الاتجاهات، وبالتالي فإن مقدار الطاقة الذي يصل إلى وحدة مساحة معينة يتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بين مصدر الضوء والسطح المتلقي للضوء.
على سبيل المثال، إذا كان مصدر ضوئي يصدر طاقة مقدارها 100 واط، وكان البعد بينه وبين سطح متلقي للضوء 1 متر، فإن شدة الضوء التي تصل إلى السطح تساوي 100 واط/متر مربع. أما إذا كان البعد بين المصدر الضوئي والسطح 10 أمتار، فإن شدة الضوء التي تصل إلى السطح تساوي 10 واط/متر مربع.
ويمكن التعبير عن العلاقة بين شدة الضوء والبعد عن مصدر الضوء بالمعادلة التالية:
شدة الضوء = طاقة المصدر الضوئي / (4 * π * المسافة^2)
حيث:
- شدة الضوء: واط/متر مربع
- طاقة المصدر الضوئي: واط
- المسافة: متر
وبناءً على هذه المعادلة، فإن شدة الضوء تتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بين مصدر الضوء والسطح المتلقي للضوء.