1 светлинна скорост. Каква е скоростта на светлината

Скоростта на светлината е разстоянието, което светлината изминава за единица време. Тази стойност зависи от средата, в която се разпространява светлината.

Във вакуум скоростта на светлината е 299 792 458 m/s. Това е най-високата скорост, която може да бъде достигната. При решаване на задачи, които не изискват специална точност, тази стойност се приема равна на 300 000 000 m / s. Предполага се, че всички видове електромагнитно лъчение се разпространяват със скоростта на светлината във вакуум: радиовълни, инфрачервено лъчение, Видима светлина, ултравиолетово лъчение, рентгеново лъчение, гама лъчение. Обозначете го с буква с .

Как се определя скоростта на светлината?

В древни времена учените вярвали, че скоростта на светлината е безкрайна. По-късно в научните среди започнаха дискусии по този въпрос. Кеплер, Декарт и Ферма се съгласиха с мнението на древните учени. И Галилео и Хук вярваха, че въпреки че скоростта на светлината е много висока, тя все още има крайна стойност.

Галилео Галилей

Един от първите, който се опита да измери скоростта на светлината, беше италианецът учен ГалилейГалилео. По време на експеримента той и неговият асистент са били на различни хълмове. Галилео отвори клапата на фенера си. В този момент, когато асистентът видя тази светлина, той трябваше да направи същото с фенера си. Времето, за което светлината пътува от Галилео до асистента и обратно, се оказа толкова кратко, че Галилей осъзна, че скоростта на светлината е много висока и е невъзможно да се измери на толкова кратко разстояние, тъй като светлината се разпространява почти мигновено . А записаното от него време показва само бързината на реакцията на човек.

Скоростта на светлината е определена за първи път през 1676 г. от датския астроном Олаф Рьомер с помощта на астрономически разстояния. Наблюдавайки с телескоп затъмнението на луната на Юпитер Йо, той установи, че когато Земята се отдалечава от Юпитер, всяко следващо затъмнение идва по-късно, отколкото е изчислено. Максималното забавяне, когато Земята преминава от другата страна на Слънцето и се отдалечава от Юпитер на разстояние, равен на диаметъраземната орбита е 22 часа. Въпреки че по това време точният диаметър на Земята не е бил известен, ученият разделил приблизителната му стойност на 22 часа и стигнал до стойност от около 220 000 km/s.

Олаф Рьомер

Резултатът, получен от Рьомер, предизвика недоверие сред учените. Но през 1849 г. френският физик Арманд Иполит Луи Физо измерва скоростта на светлината, използвайки метода на въртящия се затвор. В неговия експеримент светлината от източник преминава между зъбите на въртящо се колело и се насочва към огледало. Отразен от него, той се върна обратно. Скоростта на колелата се увеличи. Когато достигне определена стойност, отразеният от огледалото лъч се забавя от преместения зъб и наблюдателят в този момент не вижда нищо.

Опитът на Физо

Физо изчислява скоростта на светлината по следния начин. Светлината върви по пътя Л от колелото до огледалото за време равно на t1 = 2L/s . Времето, необходимо на колелото, за да направи ½ завъртане, е t 2 \u003d T / 2N , където T - период на въртене на колелото, н - броят на зъбите. Честота на въртене v = 1/T . Настъпва моментът, в който наблюдателят не вижда светлината t1 = t2 . От тук получаваме формулата за определяне на скоростта на светлината:

c = 4LNv

След като изчисли тази формула, Физо установи това с = 313 000 000 m/s. Този резултат беше много по-точен.

Арман Иполит Луи Физо

През 1838 г. френският физик и астроном Доминик Франсоа Жан Араго предлага използването на метода на въртящите се огледала за изчисляване на скоростта на светлината. Тази идея е приложена на практика от френския физик, механик и астроном Жан Бернар Леон Фуко, който през 1862 г. получава стойността на скоростта на светлината (298 000 000 ± 500 000) m/s.

Доминик Франсоа Жан Араго

През 1891 г. резултатът на американския астроном Саймън Нюкомб се оказва с порядък по-точен от резултата на Фуко. В резултат на неговите изчисления с = (99 810 000±50 000) m/s.

Изследванията на американския физик Алберт Ейбрахам Майкелсън, който използва инсталация с въртящо се октаедрично огледало, позволиха по-точно да се определи скоростта на светлината. През 1926 г. ученият измерва времето, през което светлината изминава разстоянието между върховете на две планини, равно на 35,4 km, и получава с = (299 796 000±4 000) m/s.

Най-точното измерване е направено през 1975 г. През същата година Генералната конференция по мерки и теглилки препоръчва скоростта на светлината да се счита за равна на 299 792 458 ± 1,2 m/s.

Какво определя скоростта на светлината

Скоростта на светлината във вакуум не зависи от референтната система или от позицията на наблюдателя. Тя остава постоянна, равна на 299 792 458 ± 1,2 m/s. Но в различни прозрачни среди тази скорост ще бъде по-ниска от скоростта във вакуум. Всяка прозрачна среда има оптична плътност. И колкото по-високо е, толкова по-бавно се разпространява светлината в него. Така например скоростта на светлината във въздуха е по-висока от скоростта й във вода, а в чисто оптично стъкло е по-малка от тази във вода.

Ако светлината преминава от по-малко плътна среда към по-плътна, нейната скорост намалява. И ако преходът настъпи от по-плътна среда към по-малко плътна, тогава скоростта, напротив, се увеличава. Това обяснява защо светлинният лъч се отклонява на границата на прехода на две среди.

скоростта на светлината

Светлината представлява електромагнитни вълни с дължина на вълната между 380 и 760 nm, които се възприемат от човешкото око. Разделът от физиката, който изучава свойствата на светлината и нейното взаимодействие с материята, се нарича оптика.

За първи път скоростта на светлината е измерена от датския астроном О. Рьомер през 1676 г. Чрез записване на времето, когато луната на Юпитер Йо излиза от сянката на Юпитер, Рьомер и неговите предшественици забелязаха отклонения от периодичността. Тъй като Земята се отдалечава от Юпитер, моментите на излизане на Йо от сянката на Юпитер се забавят в сравнение с прогнозираните и максималното забавяне е 1320 s, което е необходимо за разпространението на светлината през орбитата на Земята (фиг. 17а). По времето на Рьомер диаметърът на земната орбита се смяташе за около 292 000 000 км. Разделяйки това разстояние на 1320 секунди, Рьомер установява, че скоростта на светлината е 222 000 km/s. Сега е известно, че максималното забавяне на затъмненията на Йо е 996 s, а диаметърът на земната орбита е 300 000 000 км. Ако направим тези корекции, тогава се оказва, че скоростта на светлината е 300 000 km/s.

Скоростта на светлината в лабораторни условия (без астрономически наблюдения) е измерена за първи път от френския физик А.И.Л. Fizeau през 1849 г., използвайки инсталацията, показана на фиг. 17б. В тази настройка лъч светлина от източник 1 падна върху полупропускливо огледало 2 и се отрази от него към друго огледало 3, разположено на разстояние 8,66 km. Отразеният от огледалото 3 лъч отново попада върху полупропускливото огледало 2, преминава през него и попада в окото на наблюдателя 5. Между огледала 2 и 3 е поставено зъбно колело 4, което може да се върти с определена скорост. В същото време зъбите на въртящото се колело разбиват светлинния лъч на поредица от кратки проблясъци - светлинни импулси.

В експериментите на Fizeau колелото се върти с все по-голяма скорост и настъпва момент, в който светлинният импулс, преминавайки през пролуката между зъбите му и отразявайки се от огледалото 3, се забавя от зъба, който се е преместил през това време. В този случай наблюдателят не е видял нищо. Когато зъбното колело се ускори още повече, светлината се появи отново, стана по-ярка и накрая достигна максималния си интензитет. На зъбното колело в експериментите на Физо имаше 720 зъба, а светлината достигаше своя максимален интензитет при 25 оборота в секунда. Въз основа на тези данни Физо изчислява скоростта на светлината, която се оказва 312 000 км/с.

Съвременни изследванияпоказаха, че скоростта на светлината във вакуум е фундаментална физическа константа, равна на 299 792 458 m/s. Скоростта на светлината се обозначава с буквата c, първата буква от латинската дума celeritas, което означава „скорост“. Експериментите показват, че скоростта на светлината във вакуум не зависи от скоростта на светлинния източник, нито от скоростта на наблюдателя. Следователно стандартът на измервателния уред е разстоянието, което светлината изминава във вакуум за интервал от време, равен на 1/299792458 от секундата. Познаването на точната стойност на скоростта на светлината е от голямо практическо значение, например за определяне на разстояния с помощта на радар в геодезията и в системи за проследяване на изкуствени спътници на Земята и междупланетни космически станции.

Скоростта на светлината беше измерена в различни прозрачни среди (въздух, вода и др.) и се оказа, че във всички вещества тя е по-малка, отколкото във вакуум. В природата не само самата видима светлина се разпространява със скоростта на светлината, но и други видове електромагнитно излъчване (радиовълни, рентгенови лъчии т.н.).

Въпроси за преглед:

Кой пръв измери скоростта на светлината и как?

Как Физо измерва скоростта на светлината.

Каква е приблизителната скорост на светлината?

Как се сравнява скоростта на светлината във вакуум със скоростта на светлината в други прозрачни среди?

Ориз. 17. (а) - схематично представяне на Юпитер (1) и неговия спътник Йо (2), влизащи и напускащи сянката (3), както и Земята (4), докато се върти около Слънцето; (b) Настройка на Fizeau за измерване на скоростта на светлината (1, източник на светлина; 2, полупрозрачно огледало; 3, огледало; 4, зъбно колело; 5, око на наблюдателя).

Ограничението на скоростта на повечето магистрали е между 90 и 110 километра. Въпреки че във вакуума на космоса няма пътни знаци, там също има ограничение на скоростта - това е 1080000000 километра в час.

Най-високата скорост в природата

Това е най-високата скорост на светлината в природата. Учените обикновено дават скоростта на светлината в километри в секунда - 300 000 километра в секунда. Светлината се състои от фотони. Именно те могат да летят с такива луди скорости.

Своеобразни частици - фотони

Учените наричат фотоните частици. Но това са много странни частици. Те нямат маса на покой, тоест в обичайния смисъл нямат тегло. Трудно е да си представим нещо толкова реално, което да е чиста енергия и да не съдържа нито едно зрънце материя. Фотоните са такава реалност. сравнете ограничаващата скорост на фотоните с тези скорости, които сме свикнали да считаме за високи.

космически кораб, летящи със скоростта на светлината, за външен наблюдател не биха имали линейни размери. Вземете например ракетата Pioneer, създадена да лети отвъд слънчева система. Така, напускайки слънчевата система, "Пионер" имаше скорост от 60 километра в секунда. Не е зле! Можеше да измине разстоянието от Ню Йорк до Сан Франциско за минута и половина. Но в сравнение със скоростта на фотона от 300 000 километра в секунда, скоростта на Pioneer изглежда като скорост на охлюв. Или да видим колко бързо се движи Слънцето в космоса.

Свързани материали:

Защо звездите светят?

Докато четете това изречение, Слънцето, Земята и останалите осем планети от нашата слънчева система се движат наоколо млечен път, като коне на въртележка, със скорост от 230 километра в секунда (в същото време ние самите изобщо не забелязваме, че летим с такава невероятна скорост). Но дори тази огромна скорост е много малка в сравнение със скоростта на светлината и възлиза на около един процент от нея.

Скоростта на светлината и обектите

Ако ускорите обикновен обект до скоростта на светлината, ще започнат да му се случват необикновени приключения. Когато тялото достигне такива скорости, наблюдателят ще забележи промяна в линейните размери и масата на обекта. Дори времето ще започне да се променя. Космически кораб, пътуващ с 90 процента от скоростта на светлината, би се свил наполовина. С увеличаването на скоростта тя ще намалява все повече и повече, докато напълно загуби своите линейни размери, когато достигне скоростта на светлината.

СКОРОСТТА НА СВЕТЛИНАТА

В свободно пространство (вакуум) с разпространение на всякакви електромагнитни вълни (включително светлина); един от фондовете. физически константи; представлява пределната скорост на разпространение на всяка физическа. влияе (виж ТЕОРИЯ НА ОТНОСИТЕЛНОСТТА) и е инвариантна при прехода от една отправна система към друга. Стойността c свързва масата и общата енергия на материалното тяло; чрез него се изразяват трансформации на координати, скорости и време при промяна на референтната система (преобразуване на Лоренц); тя е включена в други съотношения. С. с. в околната среда c "зависи от индекса на пречупване на средата n, който е различен за различните честоти n на радиация (светлинна дисперсия): c" (n) \u003d c / n (n). Тази зависимост води до разлика между груповата скорост и фазовата скорост на светлината в средата, освен ако системата не е монохроматична (за S. s. във вакуум тези две величини съвпадат). Определяйки c" експериментално, винаги се измерва груповата S. s. или така наречената скорост на сигнала, или скоростта на пренос на енергия, само в някои специални случаи не е равна на груповата.

За първи път С. с. определени в 1676 дати. астрономът OK Römer относно промяната във времевите интервали между затъмненията на спътниците на Юпитер. През 1728 г. е създаден от англичаните. астрономът Дж. Брадли, въз основа на неговите наблюдения върху аберацията на звездната светлина. На Земята S. s. за първи път измерен - според времето на преминаване на светлината през точно известно разстояние (база) - през 1849 г., французите. физик А. И. Л. Фисо. (Коефициентът на пречупване на въздуха се различава много малко от единица, а наземните измервания дават стойност, много близка до c.) В експеримента на Fizeau лъч светлина от източник S, отразен от полупрозрачно огледало N, периодично се прекъсва от въртящ се назъбен диск W, преминал през основата MN (приблизително 8 km) и, отразен от огледалото M, се върнал в диска (фиг. 1). В този случай, падайки върху зъба, тя не достига до наблюдателя, а светлината, която попада в пролуката между зъбите, може да се наблюдава през E. Преминаването на светлината през основата се определя от известните скорости на въртене на диска.

Ориз. 1. Определяне на скоростта на светлината по метода на Физо.

Физо получава стойността c=313300 km/s. През 1862 г. французите физикът J. B. L. Foucault осъзна това, което беше изразено през 1838 г. от французите. идеята на учен Д. Араго, използвайки бързо въртящ се диск (512 rpm) вместо зъбен диск. Отразявайки се от огледалото, светлинният лъч беше насочен към основата и след връщане отново падна върху същото огледало, което имаше време да се завърти под определен малък ъгъл (фиг. 2). С основа от само 20 m, Фуко установи, че S. s. е равна на 298000 ± 500 km/s.

Ориз. 2. Определяне на скоростта на светлината по метода на въртящото се огледало (метод на Фуко). S - източник на светлина; R - бързо въртящо се огледало; C е фиксирано вдлъбнато огледало, чийто център на кривината съвпада с оста на въртене R (следователно отразената от C светлина винаги пада обратно върху R); M - полупрозрачно огледало; L-; E - окуляр; RC - точно измерено разстояние (база). Пунктираната линия показва позицията на R, която се е променила през времето, когато светлината е пътувала по пътя RC и обратно, и обратен ходна лъч от лъчи през L. Лещата L събира отразения лъч в точка S", а не в точка S, както би било с неподвижно огледало R. Скоростта на светлината се задава чрез измерване на преместването SS".

Схеми и осн. идеите на експериментите на Fizeau и Foucault бяха многократно използвани в следващите работи за определяне на S. s. получи амер. физик А. Майкелсън (виж ОПИТА НА МАЙКЪЛСЪН) през 1926 г. стойността c = 299796 ± 4 km / s тогава е най-точната и е включена в международния. физически таблици. количества.

Измерванията на С. с. през 19 век изигра голяма роля във физиката, допълнително потвърждавайки вълните. теорията на светлината (Сравнението на Фуко на S. със същата честота v във въздуха и водата през 1850 г. показа, че скоростта във водата u \u003d c / n (n), както е предсказано от вълновата теория), и също така установи връзката между оптиката и теорията на електромагнетизма - измерена S. s. съвпадна със скоростта на е-маг. вълни, изчислени от съотношението на е-маг. и електростатични. единици ел заряд (експерименти на немските физици W. Weber и R. Kohlrausch през 1856 г. и последващи по-точни измервания от англичаните J. K. Maxwell). Това съвпадение е една от отправните точки, когато Максуел създава ел.-маг. теория на светлината през 1864-73 г.

В модерните Измерванията на С. с. се използва модернизиран. методът на Физо (метод на модулация) със замяна на зъбното колело с електрооптичен, дифракционен, интерференчен или к.-л. друг светлинен модулатор, който напълно прекъсва или отслабва (вижте МОДУЛАЦИЯ НА СВЕТЛИНА). Приемникът на радиация е или фотоумножител. Използването на лазер като източник на светлина, ултразвуков модулатор със стабилизатор. честотата и повишаването на точността на измерване на дължината на основата позволи да се намали и да се получи стойността c=299792,5±0,15 km/s. В допълнение към директните измервания на S. s. според времето на преминаване на известна база, т.нар. индиректни методи, давайки голям . И така, с помощта на микровълнова прахосмукачка. резонатор (английски физик К. Фрум, 1958 г.) с дължина на излъчване l = 4 cm, се получава стойността c = 299792,5 ± 0,1 km / s. С още по-малка грешка се определя S. s. като частно от делението на независимо намерени l и n at. или кажете. спектрални линии. амер. През 1972 г. ученият К. Ивенсън и неговите сътрудници, използвайки цезиевия честотен стандарт (виж КВАНТОВИ ЧЕСТОТНИ СТАНДАРТИ), откриват честотата на лазерното лъчение CH4 с точност до 11 знака след десетичната запетая и използвайки криптонния честотен стандарт, неговата дължина на вълната (около 3,39 μm) и получи c=299792456,2±0,2 m/s. Тези резултати обаче изискват допълнително потвърждение. С решение на Общото събрание на Международния комитет по числени данни за наука и технологии - CODATA (1973) S. p. във вакуум се приема, че е равна на 299792458±1,2 m/s.

Възможно най-точната стойност на c е изключително важна не само в общата теория. план и за определяне на стойностите на други физически. количества, но и за практич цели. Те включват по-специално определянето на разстояния по времето на преминаване на радио или светлинни сигнали в радар, оптично местоположение, светлинен диапазон, в сателитни системи за проследяване и др.

Физически енциклопедичен речник. - М.: Съветска енциклопедия. . 1983 .

СКОРОСТТА НА СВЕТЛИНАТА

в свободно пространство (вакуум) - скоростта на разпространение на всяка електромагнитни вълни(включително светлина); един от фондовете. физически постоянен; представлява граничната скорост на всяко физическо. влияния (вж. Теория на относителността) и е инвариантен при преход от една отправна система към друга.

С. с. в околната среда с"зависи от индекса на пречупване на средата n, който е различен за различните честоти v на излъчването ( дисперсия на светлината).Тази зависимост води до разлика групова скоростот фазова скоростсветлина в околната среда, ако не говорим за едноцветни. светлина (за S. s. във вакуум тези две количества съвпадат). Експериментално определяне с",винаги измервайте група S. с. или т.нар. скорост на сигнала, За първи път S. s. определен през 1676 г. от О. К. Ромер (O. Ch. Roemer) чрез промяна на интервалите от време между затъмненията на спътниците на Юпитер. През 1728 г. е инсталиран от Дж. Брадли (J. Bradley), въз основа на неговите наблюдения върху аберацията на звездната светлина. . (фиг. 1), отразена от полупрозрачно огледало Н,периодично прекъсван от въртящ се назъбен диск W,премина базата MN(ок. 8 км) n, отразено от огледалото М,върнати на диска. Попадане на зъбец, светлината не достига до наблюдателя и светлината, която попада в пролуката между зъбците, може да се наблюдава през окуляра д.От известните скорости на въртене на диска се определя времето за преминаване на светлината през основата. Fizeau получи стойността c = 313300 km/s B 1862 F . Б. Л. Фуко (J. V. L. Foucault) реализира идеята, изразена през 1838 г. от Д. Араго (D. Arago), използвайки бързо въртящо се (512 об / сек) огледало вместо зъбен диск. Отразено от огледало, 500 км/с. Схеми и осн. идеите на експериментите на Fizeau и Foucault бяха многократно използвани в следващите работи за определяне на S. s. Получено от А. Майкелсън (A. Michelson) (вж. опит на Майкълсън) през 1926 г. стойността на km / s тогава е най-точната и е включена в международния. физически таблици. количества.

Ориз. 1. Определяне на скоростта на светлината по метода на Физо.

Ориз. 2. Определяне на скоростта на светлината по метода на въртящото се огледало (метод на Фуко): S - източник на светлина; R - бързо въртящо се огледало; C е фиксирано вдлъбнато огледало, чийто център съвпада с оста на въртене R (следователно светлината,

Измерванията на С. с. през 19 век изигра голяма роля във физиката, като допълнително потвърди вълновата теория на светлината. Изпълнено от Фуко през 1850 г. сравнение С. в съответствие с прогнозата на вълновата теория. Установена е и връзка между оптиката и теорията на електромагнетизма: измерената S. s. съвпадна със спидел.-магн. вълни, изчислени от съотношението на е-маг. и ел.-стат. единици ел заряд [експерименти на W. Weber и F. Kohlrausch през 1856 г. и последващи по-точни измервания на J. C. Maxwell].Това съвпадение е една от отправните точки за създаването на Максуел през 1864-73 г. ел.-маг. теории за светлината.

В модерните Измерванията на С. с. се използва модернизиран. Метод на Физо (модулация. Модулация на светлината). Приемникът на радиация е фотоклетка фотоумножител.Приложение лазеркато източник на светлина ултразвуков модулатор със стабилизатори. честотата и повишаването на точността на измерване на дължината на основата позволиха да се намалят грешките при измерване и да се получи стойността на km/s. В допълнение към директните измервания на S. s. според времето на преминаване на известната основа, = 4 cm, се получава стойността km/s. С още по-малка грешка се определя S. s. като частно от разделянето на независимо намерени и v атомни или молекулни спектрални линии.К. Евенсън (К. Евенсън) и неговите сътрудници през 1972 г. според честотния стандарт на цезий (вж. Квантови честотни стандарти) намериха с точност до 11-ия знак след десетичната запетая честотата на излъчване на CH 4 лазера и според стандарта за честота на криптон, неговата дължина на вълната (около 3,39 μm) и получиха ± 0,8 m / s. С решение на Общото събрание на Международния комитет по числени данни за науката и технологиите - CODATA (1973 г.), което анализира всички налични данни, тяхната надеждност и грешка, S. s. във вакуум се приема за равно на 299792458 ±1,2 m/s.

Най-точното измерване на c е изключително важно не само в общата теория план и за определяне стойността на други физ. ценности, но и за практич цели. Те включват по-специално определянето на разстоянията по времето на преминаване на радио или светлинни сигнали радар, оптично местоположение, обхват на светлината,в сателитни системи за проследяване и др.

Лит.:В. Г. Вафиади, Ю. В. Попов, Скоростта на светлината и нейното значение в науката и техниката, Минск, 1970 г.; Тейлър У., Паркър У., Лангенберг Д., Фундаментални константи и , прев. от английски, М., 1972. А. М.

Физическа енциклопедия. В 5 тома. - М.: Съветска енциклопедия. Главен редактор А. М. Прохоров. 1988 .

Вижте какво е "СКОРОСТТА НА СВЕТЛИНАТА" в други речници:

СКОРОСТ НА СВЕТЛИНАТА, скорост на разпространение на електромагнитните вълни. Във вакуум скоростта на светлината е c > 299,79?106 m/s; това е пределната скорост на разпространение на физическите въздействия. В среда скоростта на светлината е по-малка, така че например в стъклото е 3 пъти, а във водата ... Съвременна енциклопедия

скоростта на светлината- СКОРОСТ НА СВЕТЛИНАТА, скорост на разпространение на електромагнитните вълни. Във вакуум скоростта на светлината е c » 299,79´106 m/s; това е пределната скорост на разпространение на физическите въздействия. В среда скоростта на светлината е по-малка, така че например в стъклото е 3 пъти, а в ... ... Илюстрован енциклопедичен речник

Скорост на разпространение на електромагнитните вълни. Във вакуум скоростта на светлината е c = 299 792 458.1.2 m/s (от 1980 г.). Това е пределната скорост на разпространение на всякакви физически въздействия (виж Теория на относителността). Скоростта на светлината в дадена среда зависи от... Голям енциклопедичен речник

скоростта на светлината- Скоростта на разпространение на електромагнитното излъчване. [Сборник с препоръчителни термини. Брой 79. Физическа оптика. Академия на науките на СССР. Комитет по научна и техническа терминология. 1970] Теми физическа оптика EN скорост на светлината DE… … Наръчник за технически преводач

СКОРОСТТА НА СВЕТЛИНАТА- една от основните фундаментални физични константи (обозначена с). С. с. е равна на скоростта на разпространение на всякакви електромагнитни вълни (включително леки) във вакуум: s = 299792458 m/s, или закръглено 300 000 km/s = 3∙108 m/s. Размер от…… Голяма политехническа енциклопедия

Слънчевата светлина отнема около 8 минути и 19 секунди, за да достигне Земята. Точни стойности... Уикипедия

В свободно пространство (вакуум) c, скоростта на разпространение на всякакви електромагнитни вълни (вижте Електромагнитни вълни) (включително светлина); една от основните физически константи (вижте Физически константи), огромна роля в ... Велика съветска енциклопедия

Скорост на разпространение на електромагнитните вълни. Във вакуум скоростта на светлината е c = 299792458 ± 1,2 m/s (от 1980 г.). Това е пределната скорост на разпространение на всякакви физически въздействия (виж Теория на относителността). Скоростта на светлината в дадена среда зависи от... енциклопедичен речник

скоростта на светлината- šviesos greitis statusas T sritis automatika atitikmenys: англ. скорост на светлината vok. Lichtgeschwindigkeit, ф рус. скорост на светлината, fpranc. vitesse de la lumière, f … Automatikos terminų žodynas

скоростта на светлината- šviesos greitis statusas T sritis Стандартизация и метрология apibrėžtis Elektromagnetinių bangų sklidimo laisvoje erdvėje (vacuume) greitis. Тази физична константа: c = 299 792 458 m/s. атитикменис: англ. скоростта на светлината; скорост на светлината vok... Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

Книги

Човек на знанието. Съкровищата на финия свят. Преодолявайки скоростта на светлината (комплект от 3 книги) (брой томове: 3), Похабов Алексей Борисович. „Човек на знанието. Тук беше най-високият 171; I 187;“ . Пред вас е 171; флипбук 187;, който включва две произведения, обединени от обща идея и духовни отношения ...

епиграф
Учителят пита: Деца, кое е най-бързото нещо на света?
Танечка казва: Думата е най-бърза. Току-що каза, че няма да се върнеш.
Ванечка казва: Не, светлината е най-бърза.
Просто натиснах ключа и стаята веднага стана светла.
И Вовочка възразява: Диарията е най-бързото нещо на света.
Веднъж бях толкова нетърпелива, че нито дума
Нямах време да кажа, не запалих лампата.

Чудили ли сте се защо скоростта на светлината е максимална, крайна и постоянна в нашата Вселена? Това е много интерес Питай, и веднага, като спойлер, ще издам една ужасна тайна за отговора на него - никой не знае точно защо. Взета е скоростта на светлината, т.е. психически приетиза константа и върху този постулат, както и върху идеята, че всички инерциални отправни системи са равни, Алберт Айнщайн изгради своята специална теория на относителността, която от сто години подлудява учените, позволявайки на Айнщайн да си покаже езика на света безнаказано и се хили в ковчег над размерите на прасето, което насади на цялото човечество.

Но защо всъщност е толкова постоянен, такъв максимум и такъв краен отговор, няма отговор, това е само аксиома, т.е. убеждение, което се подкрепя от наблюдение и здрав разум, но не е логически или математически извлечен отникъде. И вероятно това не е толкова вярно, но все още никой не е успял да го опровергае с опит.

Имам собствени мисли по този въпрос, за тях по-късно, но засега по прост начин, на пръсти™Ще се опитам да отговоря поне на една част - какво значи "постоянна" скоростта на светлината.

Не, няма да ви натоварвам с умствени експерименти, какво ще стане, ако се включат фарове в ракета, летяща със скоростта на светлината и т.н., сега е малко извън темата.

Ако погледнете в справочник или wikipedia, скоростта на светлината във вакуум се определя като фундаментална физическа константа, която е точное равно на 299 792 458 m/s. Е, това е, говорейки приблизително, ще бъде около 300 000 км / сек, но ако правилно точно- 299 792 458 метра в секунда.

Изглежда, откъде идва такава точност? Всякаква математическа или физическа константа, каквото и да вземете, дори Пи, дори основата натурален логаритъм д, въпреки че гравитационната константа G или константата на Планк ч, винаги съдържат някои числа след десетичната запетая. В Пи понастоящем е известно, че тези десетични знаци са около 5 трилиона (въпреки че само първите 39 цифри имат физическо значение), гравитационната константа днес се определя като G ~ 6,67384(80)x10 -11, а константата планк ч~ 6.62606957(29)x10 -34.

Скоростта на светлината във вакуум е гладка 299 792 458 m/s, нито сантиметър повече, нито наносекунда по-малко. Искате ли да знаете откъде идва такава точност?

Всичко започна както обикновено с древните гърци. Наука, като такава, в съвременния смисъл на думата, те не съществуват. Философи древна Гърциязатова ги наричаха философи, защото отначало те измислиха някакви глупости в главата си, а след това с помощта на логически заключения (а понякога и реални физически експерименти) се опита да го докаже или опровергае. Използването на физически измервания и явления от реалния живот обаче се смяташе от тях за "второкласни" доказателства, които не могат да се сравняват с първокласни логически заключения, получени направо от главата.

Първият, който мисли за съществуването на собствената скорост на светлината, е философът Емпидокъл, който заявява, че светлината е движение и движението трябва да има скорост. Възразява му Аристотел, който твърди, че светлината е просто присъствието на нещо в природата и това е всичко. И нищо не мърда. Но това е нещо повече! Евклид и Птолемей, така че те обикновено вярват, че светлината се излъчва от очите ни, след което пада върху обекти и затова ги виждаме. Накратко, древните гърци бяха тъпи колкото можеха, докато не бяха завладени от същите древни римляни.

През Средновековието повечето учени продължават да вярват, че скоростта на светлината е безкрайна, сред тях са, да речем, Декарт, Кеплер и Ферма.

Но някои, като Галилей, вярваха, че светлината има скорост, което означаваше, че може да бъде измерена. Широко известен е опитът на Галилей, който запалил лампа и осветил помощник, намиращ се на няколко километра от Галилей. Виждайки светлината, асистентът запали лампата си и Галилей се опита да измери закъснението между тези моменти. Естествено, той не успя и в крайна сметка той беше принуден да напише в своите писания, че ако светлината има скорост, то тя е изключително голяма и не може да бъде измерена с човешки усилия и следователно може да се счита за безкрайна.

Първото документирано измерване на скоростта на светлината се приписва на датския астроном Олаф Рьомер през 1676 г. До тази година астрономите, въоръжени с телескопи на същия Галилей, наблюдаваха спътниците на Юпитер с всички сили и дори изчислиха периодите им на въртене. Учените са установили, че Йо, най-близката луна до Юпитер, има период на въртене от приблизително 42 часа. Въпреки това, Ромер забеляза, че понякога Йо се появява иззад Юпитер с 11 минути по-рано, а понякога с 11 минути по-късно. Както се оказа, Йо се появява по-рано в онези периоди, когато Земята, въртяща се около Слънцето, се доближава до Юпитер на минимално разстояние и изостава с 11 минути, когато Земята е на противоположното място на орбитата, което означава, че е по-далеч от Юпитер.

Глупаво разделяйки диаметъра на земната орбита (и той вече беше повече или по-малко известен по това време) на 22 минути, Ромер получи скоростта на светлината 220 000 km / s, около една трета липсва истинската стойност.

През 1729 г. английският астроном Джеймс Брадли, наблюдавайки паралакс(леко отклонение на местоположението) звездите Etamin (Dragon Gamma) отвориха ефекта аберации на светлината, т.е. промяна в положението на най-близките до нас звезди в небето поради движението на Земята около Слънцето.

От ефекта на светлинната аберация, открит от Брадли, може също да се заключи, че светлината има крайна скорост на разпространение, за която Брадли се възползва, като я изчисли на приблизително 301 000 km/s, което вече е в рамките на точност от 1% от известна днес стойност.

След това последваха всички изясняващи измервания от други учени, но тъй като се смяташе, че светлината е вълна и вълната не може да се разпространява сама, нещо трябва да се "притесни", идеята за съществуването на " светоносен етер“, чието откриване претърпя пълен провал американски физикАлберт Майкелсън. Той не открива светлинен етер, но през 1879 г. определя скоростта на светлината на 299 910 ± 50 km/s.

Приблизително по същото време Максуел публикува теорията си за електромагнетизма, което означава, че е станало възможно не само директното измерване на скоростта на светлината, но също така тя да бъде извлечена от стойностите на електрическата и магнитната пропускливост, което е направено чрез прецизиране на стойността на скоростта на светлината до 299 788 km/s през 1907 г.

Накрая Айнщайн заявява, че скоростта на светлината във вакуум е константа и не зависи от нищо. Напротив, всичко останало - добавяне на скорости и намиране на правилните отправни системи, ефектите от забавянето на времето и промените в разстоянията при движение с високи скорости и много други релативистични ефекти зависят от скоростта на светлината (защото тя е включена във всички формули като константа). Накратко, всичко в света е относително и скоростта на светлината е стойността, спрямо която всички други неща в нашия свят са относителни. Тук може би трябва да се даде палмата на Лоренц, но нека не бъдем меркантилни, Айнщайн си е Айнщайн.

Точното определяне на стойността на тази константа продължи през целия 20 век, като с всяко десетилетие учените откриваха все повече и повече цифри след десетичната запетаясъс скоростта на светлината, докато в главите им започнаха да се оформят смътни подозрения.

Определяйки все по-точно колко метра във вакуум светлината пътува за секунда, учените започнаха да се чудят какво измерваме в метри? В края на краищата един метър е просто дължината на някаква платинено-иридиева пръчка, която някой е забравил в някакъв музей близо до Париж!

И в началото идеята за въвеждане на стандартен измервателен уред изглеждаше страхотна. За да не страдат от ярдове, футове и други наклонени фатоми, през 1791 г. французите решават да вземат като стандартна мярка за дължина една десетмилионна част от разстоянието от Северния полюс до екватора по меридиана, минаващ през Париж. Те измерват това разстояние с наличната по онова време точност, отливат пръчка от сплав платина-иридий (по-точно първо месинг, след това платина и едва след това платина-иридий) и я поставят в същата тази парижка камера за мерки и теглилки , като проба. Колкото по-далеч, толкова повече става ясно, че земната повърхност се променя, континентите се деформират, меридианите се изместват и те са отбелязали една десет милионна част, и те започнаха да смятат дължината на пръчката, която лежи в кристалния ковчег на парижкият "мавзолей" като метър.

Подобно идолопоклонство не подхожда на истински учен, това не е Червения площад за вас (!), а през 1960 г. беше решено да се опрости понятието метър до напълно очевидно определение - метърът е точно равен на 1 650 763,73 дължини на вълната, излъчвани от преход на електрони между енергийни нива 2p10 и 5d5 на невъзбуден изотоп на елемента Криптон-86 във вакуум. Е, колко по-ясно?

Това продължи 23 години, докато скоростта на светлината във вакуум се измерваше с нарастваща точност, докато през 1983 г. най-накрая и на най-упоритите ретроградни светна, че скоростта на светлината е най-точната и идеална константа, а не някаква на изотоп на криптон. И беше решено всичко да се обърне с главата надолу (по-точно, ако се замислите, беше решено всичко да се обърне с главата надолу), сега скоростта на светлината се истинска константа, а метър е разстоянието, което светлината изминава във вакуум за (1/299 792 458) секунди.

Истинската стойност на скоростта на светлината продължава да се уточнява и днес, но интересното е, че при всеки нов опит учените не уточняват скоростта на светлината, а истинската дължина на метър. И колкото по-точно се установи скоростта на светлината през следващите десетилетия, толкова по-точен ще бъде измервателният уред, който в крайна сметка ще получим.

А не обратното.

Е, сега да се върнем към нашите овце. Защо скоростта на светлината във вакуума на нашата Вселена е максимална, крайна и постоянна? Аз го разбирам така.

Всеки знае, че скоростта на звука в метала и всъщност в почти всяко твърдо тяло е много по-висока от скоростта на звука във въздуха. Много е лесно да проверите това, просто допрете ухото си до релсата и можете да чуете звуците на приближаващ влак много по-рано, отколкото във въздуха. Защо така? Очевидно звукът по същество е един и същ и скоростта на неговото разпространение зависи от средата, от конфигурацията на молекулите, от които се състои тази среда, от нейната плътност, от нейните параметри. кристална решетка- накратко от текущото състояние на средата, през която се предава звукът.

И въпреки че идеята за светлинен етер отдавна е изоставена, вакуумът, през който се разпространяват електромагнитните вълни, не е абсолютно нищо, колкото и празен да ни изглежда.

Осъзнавам, че аналогията е малко пресилена, нали? на пръсти™един и същ! Като достъпна аналогия, а не като директен преход от един набор от физични закони към други, ви моля само да си представите, че скоростта на разпространение на електромагнитното (и като цяло всяко, включително глуонно и гравитационно) вибрации, като в релса, скоростта на звука в стоманата е "зашита". Оттук нататък танцуваме.

UPD: Между другото, предлагам на "читателите със звездичка" да пофантазират дали скоростта на светлината остава постоянна в "труден вакуум". Например, смята се, че при енергии от порядъка на температура от 10 30 K, вакуумът спира просто да кипи с виртуални частици, но започва да "кипи", т.е. тъканта на пространството се разпада, ценностите на Планк са замъглени и губят своето физическо значение и т.н. Дали скоростта на светлината в такъв вакуум все още ще бъде ° С, или ще отбележи началото на нова теория за "релативистичния вакуум" с корекции като коефициентите на Лоренц при екстремни скорости? Не знам, не знам, времето ще покаже...