Каква е скоростта на светлината? Каква скорост достига светлината във вакуум?

Наистина как? Как да измерим най-високата скорост в Вселенав нашите скромни, земни условия? Вече няма нужда да си блъскаме мозъка за това - в края на краищата, в продължение на няколко века толкова много хора са работили по този въпрос, разработвайки методи за измерване на скоростта на светлината. Да започнем разказа по ред.

Скоростта на светлината– скоростта на разпространение на електромагнитните вълни във вакуум. Обозначава се латиница ° С. Скоростта на светлината е приблизително 300 000 000 m/s.

Отначало никой не се замисля за въпроса за измерването на скоростта на светлината. Има светлина - това е страхотно. Тогава, в епохата на античността, сред учените философи преобладава мнението, че скоростта на светлината е безкрайна, тоест мигновена. Тогава се случи Средна възрастс Инквизицията, когато основният въпрос на мислещите и прогресивните хора беше „Как да не попаднем в огъня?“ И то само в епохи ВъзражданеИ ПросветлениеМненията на учените се умножиха и, разбира се, бяха разделени.


Така, Декарт, КеплерИ Фермабили на същото мнение като учените от древността. Но той вярваше, че скоростта на светлината е крайна, макар и много висока. Всъщност той прави първото измерване на скоростта на светлината. По-точно той направи първия опит да го измери.

Експериментът на Галилей

Опит Галилео Галилей беше брилянтен в своята простота. Ученият проведе експеримент за измерване на скоростта на светлината, въоръжен с прости импровизирани средства. На голямо и известно разстояние един от друг, на различни хълмове, Галилей и неговият помощник стояха със запалени фенери. Единият от тях отвори капака на фенера, а вторият трябваше да направи същото, когато видя светлината на първия фенер. Познавайки разстоянието и времето (закъснението преди асистентът да отвори фенера), Галилей очаква да изчисли скоростта на светлината. За съжаление, за да успее този експеримент, Галилео и неговият помощник трябваше да изберат хълмове, които са на няколко милиона километра един от друг. Бих искал да ви напомня, че можете, като попълните заявление на уебсайта.


Експерименти на Рьомър и Брадли

Първият успешен и изненадващо точен експеримент за определяне на скоростта на светлината е този на датски астроном Олаф Рьомер. Рьомер използва астрономическия метод за измерване на скоростта на светлината. През 1676 г. той наблюдава спътника на Юпитер Йо през телескоп и открива, че времето на затъмнението на спътника се променя, когато Земята се отдалечава от Юпитер. Максималното време на забавяне беше 22 минути. Изчислявайки, че Земята се отдалечава от Юпитер на разстояние от диаметъра на земната орбита, Ремер разделя приблизителната стойност на диаметъра на времето на забавяне и получава стойност от 214 000 километра в секунда. Разбира се, такова изчисление беше много грубо, разстоянията между планетите бяха известни само приблизително, но резултатът се оказа относително близък до истината.


Опитът на Брадли. През 1728г Джеймс Брадлиоцени скоростта на светлината чрез наблюдение на аберацията на звездите. Отстъплениее промяна във видимата позиция на звезда, причинена от движението на земята по нейната орбита. Познавайки скоростта на Земята и измервайки ъгъла на аберация, Брадли получава стойност от 301 000 километра в секунда.

Опитът на Физо

В резултат на опита на Рьомър и Брадли тогавашният научен святреагира с недоверие. Резултатът на Брадли обаче е най-точният за повече от сто години, чак до 1849 г. Същата година френски учен Арманд Физоизмерва скоростта на светлината, използвайки метода на въртящия се затвор, без да наблюдава небесни тела, но тук на Земята. Всъщност това е първият лабораторен метод за измерване на скоростта на светлината след Галилей. По-долу е дадена диаграма на неговата лабораторна настройка.


Светлината, отразена от огледалото, премина през зъбците на колелото и се отрази от друго огледало, на 8,6 километра. Скоростта на колелото се увеличава, докато светлината стане видима в следващата празнина. Изчисленията на Физо дават резултат от 313 000 километра в секунда. Година по-късно подобен експеримент с въртящо се огледало е проведен от Леон Фуко, който получава резултат от 298 000 километра в секунда.

С появата на мазерите и лазерите хората имат нови възможности и начини за измерване на скоростта на светлината, а развитието на теорията също така направи възможно косвеното изчисляване на скоростта на светлината, без да се правят директни измервания.


Най-точната стойност на скоростта на светлината

Човечеството е натрупало огромен опит в измерването на скоростта на светлината. Досега най-много точна стойностскоростта на светлината се счита за 299 792 458 метра в секунда, получен през 1983г. Интересно е, че по-нататъшно по-точно измерване на скоростта на светлината се оказа невъзможно поради грешки в измерването метра. В момента стойността на един метър е свързана със скоростта на светлината и е равна на разстоянието, което светлината изминава за 1/299 792 458 от секундата.

Накрая, както винаги, предлагаме да гледате образователен видеоклип. Приятели, дори ако сте изправени пред такава задача като независимо измерване на скоростта на светлината с помощта на импровизирани средства, можете спокойно да се обърнете към нашите автори за помощ. Можете да попълните заявление на уебсайта на задочните студенти. Желаем ви приятно и леко учене!

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

Във вакуум скоростта на светлината е 299 792 458 m/s. Това е най-високата скорост, която може да се постигне. 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 излъчване се разпространяват във вакуум със скоростта на светлината: радиовълни, инфрачервено лъчение, Видима светлина, ултравиолетова радиация, рентгенови лъчи, гама радиация. Обозначава се с буква с .

Как се определя скоростта на светлината?

В древни времена учените вярвали, че скоростта на светлината е безкрайна. По-късно между учените 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

Италианецът беше един от първите, който се опита да измери скоростта на светлината. учен ГалилейГалилео. По време на експеримента той и неговият асистент са били на различни хълмове. Галилей отвори капака на фенера си. В момента, в който асистентът видя тази светлина, той трябваше да направи същите действия с фенера си. Времето, необходимо на светлината да 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 пътува почти моментално. А времето, което записва, показва само скоростта 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. Използвайки телескоп, за да наблюдава затъмнението на луната на Юпитер Йо, той открива, че когато Земята се отдалечава от Юпитер, всяко следващо затъмнение настъпва по-късно от изчисленото. Максималното забавяне, когато Земята се премести от другата страна на Слънцето и се отдалечи от Юпитер на разстояние равен на диаметъраОрбитата на Земята е 22 часа. Въпреки че по това време точният диаметър на Земята не е известен, ученият разделя приблизителната му стойност на 22 часа и получава 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 въртене на колелото се увеличи. Когато достигна определена стойност, отразеният от огледалото лъч беше забавен от движещ се зъб и наблюдателят не видя нищо в този момент.

Опитът на Физо

Физо изчислява скоростта на светлината по следния начин. Светлината върви по пътя си Л от колелото до огледалото за време равно на т 1 = 2L/c . Времето, необходимо на колелото да се завърти ½ слот е t 2 = T/2N , Където T - период на въртене на колелото, н - брой зъби. Честота на въртене v = 1/T . Моментът, в който наблюдателят не вижда светлина, настъпва, когато t 1 = t 2 . От тук получаваме формулата за определяне на скоростта на светлината:

c = 4LNv

След като извърши изчисления по тази формула, Физо установи, че 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 въртящото се огледало 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.

Проучване американски физикАлберт Абрахам Майкелсън, който използва настройка с въртящо се осмоъгълно огледало, направи възможно определянето на скоростта на светлината още по-точно. През 1926 г. ученият измерва времето, необходимо на светлината да измине 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 извършено 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.

От какво зависи скоростта на светлината?

Скоростта на светлината във вакуум не зависи нито от референтната система, нито 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-висока е тя, толкова по-бавна е скоростта на разпространение на светлината в нея. Например скоростта на светлината във въздуха е по-висока от скоростта й във вода, а в чистото оптично стъкло е по-ниска от тази във вода.

Ако светлината се движи 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 преходната граница между две среди.

През 1676 г. датският астроном Оле Рьомер прави първата груба оценка на скоростта на светлината. Рьомър забеляза леко несъответствие в продължителността на затъмненията на луните на Юпитер и заключи, че движението на Земята, приближаваща или отдалечаваща се от Юпитер, променя разстоянието, което трябва да измине светлината, отразена от спътниците.

Чрез измерване на големината на това несъответствие, Рьомер изчислява, че скоростта на светлината е 219 911 километра в секунда. В по-късен експеримент през 1849 г. френският физик Арман Физо установи, че скоростта на светлината е 312 873 километра в секунда.

Както е показано на фигурата по-горе, експерименталната настройка на Fizeau се състоеше от източник на светлина, полупрозрачно огледало, което отразява само половината от светлината, падаща върху него, позволявайки на останалата част да премине през въртящо се зъбно колело и неподвижно огледало. Когато светлината удари полупрозрачното огледало, тя се отразява върху зъбно колело, което разделя светлината на лъчи. След преминаване през система от фокусиращи лещи, всеки светлинен лъч се отразява от неподвижно огледало и се връща обратно към зъбното колело. Като направи прецизни измервания на скоростта, с която зъбното колело блокира отразените лъчи, Физо успя да изчисли скоростта на светлината. Неговият колега Жан Фуко подобри този метод година по-късно и установи, че скоростта на светлината е 297 878 ​​километра в секунда. Тази стойност се различава малко от съвременната стойност от 299 792 километра в секунда, която се изчислява чрез умножаване на дължината на вълната и честотата на лазерното лъчение.

Експериментът на Физо

Както е показано на снимките по-горе, светлината се движи напред и се връща обратно през същата междина между зъбите на колелото, когато колелото се върти бавно (долната снимка). Ако колелото се върти бързо (горната снимка), съседно зъбно колело блокира връщащата се светлина.

Резултатите на Fizeau

Поставяйки огледалото на 8,64 километра от предавката, Физо установи, че скоростта на въртене на предавката, необходима за блокиране на връщащия се светлинен лъч, е 12,6 оборота в секунда. Познавайки тези цифри, както и разстоянието, изминато от светлината, и разстоянието, което зъбното колело трябва да измине, за да блокира светлинния лъч (равно на ширината на празнината между зъбите на колелото), той изчисли, че светлинният лъч отне 0,000055 секунди за изминаване на разстоянието от предавката до огледалото и обратно. Разделяйки на това време общото разстояние от 17,28 километра, изминато от светлината, Fizeau получава стойност за нейната скорост от 312 873 километра в секунда.

Експериментът на Фуко

През 1850 г. френският физик Жан Фуко подобрява техниката на Физо, като заменя зъбното колело с въртящо се огледало. Светлината от източника достига до наблюдателя само когато огледалото е направено пълен оборот 360° през периода от време между излизането и връщането на светлинния лъч. Използвайки този метод, Фуко получава стойност за скоростта на светлината от 297 878 ​​километра в секунда.

Последният акорд в измерването на скоростта на светлината.

Изобретяването на лазерите позволи на физиците да измерват скоростта на светлината с много по-голяма точност от всякога. През 1972 г. учени от Национален институтстандартите и технологията внимателно измерват дължината на вълната и честотата на лазерния лъч и записват скоростта на светлината, произведението на тези две променливи, при 299 792 458 метра в секунда (186 282 мили в секунда). Една от последиците от това ново измерване беше решението на Генералната конференция по мерки и теглилки да приеме като стандартен метър (3,3 фута) разстоянието, което светлината изминава за 1/299 792 458 от секундата. По този начин скоростта на светлината, най-важната фундаментална константа във физиката, сега се изчислява с много висока степен на сигурност и референтният метър може да се определи много по-точно от всякога.

Художествено представяне космически кораб, правейки скока към „скоростта на светлината“. Кредит: НАСА/Изследователски център Глен.

От древни времена философи и учени се стремят да разберат светлината. В допълнение към опитите да определят основните му свойства (т.е. дали е частица или вълна и т.н.), те също се опитаха да направят крайни измервания на това колко бързо се движи. От края на 17 век учените правят точно това и с нарастваща прецизност.

По този начин те придобиха по-добро разбиране за механиката на светлината и как тя играе важна роля във физиката, астрономията и космологията. Просто казано, светлината се движи с невероятни скорости и е най-бързо движещият се обект във Вселената. Скоростта му е постоянна и непроницаема бариера и се използва като мярка за разстояние. Но колко бързо се движи?

Скорост на светлината (s):

Светлината се движи с постоянна скорост от 1 079 252 848,8 km/h (1,07 милиарда). Което се оказва 299 792 458 m/s. Нека поставим всичко на мястото му. Ако можехте да пътувате със скоростта на светлината, бихте могли да обиколите земното кълбо около седем и половина пъти в секунда. Междувременно на човек, летящ със средна скорост от 800 км/ч, ще са му необходими повече от 50 часа, за да обиколи планетата.

Илюстрация, показваща разстоянието, което светлината изминава между Земята и Слънцето. Кредит: LucasVB/Обществено достояние.

Нека погледнем това от астрономическа гледна точка, средното разстояние от до 384 398,25 км. Следователно светлината изминава това разстояние за около секунда. Междувременно средната стойност е 149 597 886 км, което означава, че светлината отнема само около 8 минути, за да направи това пътуване.

Тогава не е чудно защо скоростта на светлината е показателят, използван за определяне на астрономическите разстояния. Когато казваме, че звезда като , е на 4,25 светлинни години, имаме предвид, че пътуването с постоянна скорост от 1,07 милиарда км/ч ще отнеме около 4 години и 3 месеца, за да стигнем до там. Но как стигнахме до тази много специфична стойност за скоростта на светлината?

История на обучението:

До 17 век учените са били уверени, че светлината се движи с крайна скорост или мигновено. От времето на древните гърци до средновековните ислямски теолози и съвременните учени е имало дебат. Но докато се появи работата на датския астроном Оле Рьомер (1644-1710), в която са извършени първите количествени измервания.

През 1676 г. Рьомер отбелязва, че периодите на най-вътрешната луна на Юпитер Йо изглеждат по-кратки, когато Земята се приближава към Юпитер, отколкото когато се отдалечава. От това той стигна до извода, че светлината се движи с крайна скорост и се очаква да й отнеме около 22 минути, за да пресече диаметъра на орбитата на Земята.


Професор Алберт Айнщайн на 11-ата лекция на Джозая Уилард Гибс в Технологичния институт Карнеги на 28 декември 1934 г., където той обяснява своята теория, че материята и енергията са едно и също нещо в различни форми. Кредит: AP Photo

Кристиан Хюйгенс използва тази оценка и я комбинира с оценка на диаметъра на земната орбита, за да достигне до оценка от 220 000 km/s. Исак Нютон също докладва за изчисленията на Рьомер в своята основна работа от 1706 г. Оптика. Като коригира разстоянието между Земята и Слънцето, той изчисли, че светлината ще отнеме седем или осем минути, за да пътува от едното до другото. И в двата случая имаше сравнително малка грешка.

По-късни измервания на френските физици Иполит Физо (1819-1896) и Леон Фуко (1819-1868) прецизираха тези цифри, което доведе до стойност от 315 000 km/s. И през втората половина на 19 век учените осъзнават връзката между светлината и електромагнетизма.

Това е постигнато от физиците чрез измерване на електромагнитни и електростатични заряди. След това открили, че числената стойност е много близка до скоростта на светлината (измерена от Физо). Въз основа на собствената си работа, която показа, че електромагнитните вълни се разпространяват в празно пространство, немският физик Вилхелм Едуард Вебер предположи, че светлината е електромагнитна вълна.

Следващият голям пробив идва в началото на 20 век. В своята статия, озаглавена „За електродинамиката на движещите се тела“, Алберт Айнщайн заявява, че скоростта на светлината във вакуум, измерена от наблюдател с постоянна скорост, е една и съща във всички инерционни отправни системи и не зависи от движението на източник или наблюдател.


Лазерен лъч, светещ през чаша с вода, показва колко промени претърпява, докато преминава от въздух към стъкло към вода и обратно към въздух. Кредит: Боб Кинг.

Използвайки това твърдение и принципа на относителността на Галилей като основа, Айнщайн извежда специалната теория на относителността, в която скоростта на светлината във вакуум (c) е фундаментална константа. Преди това, съгласието между учените беше, че пространството е изпълнено с "светоносен етер", който е отговорен за неговото разпространение - т.е. светлината, движеща се през движеща се среда, ще се проточи в опашката на средата.

Това от своя страна означава, че измерената скорост на светлината би била простата сума от нейната скорост през среда плюс скоростта на тази среда. Теорията на Айнщайн обаче прави концепцията за неподвижен етер безполезна и променя концепцията за пространство и време.

Той не само разшири идеята, че скоростта на светлината е една и съща във всички инерционни рамки, но също така предполага, че големи промени настъпват, когато нещата се движат близо до скоростта на светлината. Те включват пространствено-времевата рамка на движещо се тяло, изглежда, че се забавя, и посоката на движение, когато измерването е от гледна точка на наблюдателя (т.е. релативистично забавяне на времето, където времето се забавя, когато се доближава до скоростта на светлината) .

Неговите наблюдения също са в съответствие с уравненията на Максуел за електричеството и магнетизма със законите на механиката, опростяват математическите изчисления, като избягват несвързаните аргументи на други учени и са в съответствие с прякото наблюдение на скоростта на светлината.

Колко сходни са материята и енергията?

През втората половина на 20-ти век все по-прецизните измервания с помощта на лазерни интерферометри и резонансни кухини допълнително усъвършенстваха оценките на скоростта на светлината. До 1972 г. група от Националното бюро по стандартизация на САЩ в Боулдър, Колорадо, използва лазерна интерферометрия, за да достигне до приетата в момента стойност от 299 792 458 m/s.

Роля в съвременната астрофизика:

Теорията на Айнщайн, че скоростта на светлината във вакуум не зависи от движението на източника и инерционната референтна система на наблюдателя, оттогава неизменно се потвърждава от много експерименти. Той също така определя горна граница на скоростта, с която всички безмасови частици и вълни (включително светлина) могат да се движат във вакуум.

Един резултат от това е, че космологиите сега разглеждат пространството и времето като една структура, известна като пространство-време, в която скоростта на светлината може да се използва за определяне на стойността и на двете (т.е. светлинни години, светлинни минути и светлинни секунди). Измерването на скоростта на светлината също може да бъде важен фактор при определяне на ускорението на разширяването на Вселената.

В началото на 20-те години на миналия век, с наблюденията на Льометр и Хъбъл, учените и астрономите осъзнават, че Вселената се разширява от своята точка на произход. Хъбъл също забеляза, че колкото по-далеч е една галактика, толкова по-бързо се движи. Това, което сега се нарича константа на Хъбъл, е скоростта, с която Вселената се разширява, тя е равна на 68 km/s на мегапарсек.

Колко бързо се разширява Вселената?

Това явление, представено като теория, означава, че някои галактики може действително да се движат по-бързо от скоростта на светлината, което може да постави ограничение на това, което наблюдаваме в нашата Вселена. По същество галактиките, пътуващи по-бързо от скоростта на светлината, биха пресекли „космологичния хоризонт на събитията“, където вече не са видими за нас.

Освен това през 90-те години на миналия век измерванията на червеното отместване на далечни галактики показаха, че разширяването на Вселената се ускорява през последните няколко милиарда години. Това доведе до теорията за „тъмната енергия“, където невидима сила движи разширяването на самото пространство, а не обектите, движещи се през него (без да се поставя ограничение на скоростта на светлината или да се нарушава относителността).

Наред със специалната и общата теория на относителността съвременно значениескоростта на светлината във вакуум е формирана от космологията, квантова механикаИ Стандартен моделфизика на елементарните частици. Той остава постоянен, когато ние говорим заза горната граница, с която безмасовите частици могат да се движат и остава непостижима бариера за частиците с маса.

Вероятно някой ден ще намерим начин да надминем скоростта на светлината. Въпреки че нямаме практически идеи за това как може да се случи това, изглежда, че „умните пари“ в технологията ще ни позволят да заобиколим законите на пространство-времето, или чрез създаване на варп мехурчета (известен още като Alcubierre warp drive) или чрез тунелиране през тях (известен още като. дупки на червеи).

Какво представляват червейните дупки?

Дотогава просто ще трябва да се задоволяваме с Вселената, която виждаме, и да се придържаме към изследването на частта, която може да бъде достигната с помощта на конвенционални методи.

Заглавие на статията, която сте прочели "Каква е скоростта на светлината?".

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

Във вакуум скоростта на светлината е 299 792 458 m/s. Това е най-високата скорост, която може да се постигне. 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 във вакуум със скоростта на светлината: радиовълни, инфрачервено лъчение, видима светлина, ултравиолетово лъчение, рентгенови лъчи, гама лъчение. Обозначава се с буква с .

Как се определя скоростта на светлината?

В древни времена учените вярвали, че скоростта на светлината е безкрайна. По-късно между учените 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 италианският учен Галилео Галилей. По време на експеримента той и неговият асистент са били на различни хълмове. Галилей отвори капака на фенера си. В момента, в който асистентът видя тази светлина, той трябваше да направи същите действия с фенера си. Времето, необходимо на светлината да 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 пътува почти моментално. А времето, което записва, показва само скоростта 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. Използвайки телескоп, за да наблюдава затъмнението на луната на Юпитер Йо, той открива, че когато Земята се отдалечава от Юпитер, всяко следващо затъмнение настъпва по-късно от изчисленото. Максималното закъснение, когато Земята се премести от другата страна на Слънцето и се отдалечи от Юпитер на разстояние, равно на диаметъра на земната орбита, е 22 часа. Въпреки че по това време точният диаметър на Земята не е известен, ученият разделя приблизителната му стойност на 22 часа и получава 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 въртене на колелото се увеличи. Когато достигна определена стойност, отразеният от огледалото лъч беше забавен от движещ се зъб и наблюдателят не видя нищо в този момент.

Опитът на Физо

Физо изчислява скоростта на светлината по следния начин. Светлината върви по пътя си Л от колелото до огледалото за време равно на т 1 = 2L/c . Времето, необходимо на колелото да се завърти ½ слот е t 2 = T/2N , Където T - период на въртене на колелото, н - брой зъби. Честота на въртене v = 1/T . Моментът, в който наблюдателят не вижда светлина, настъпва, когато t 1 = t 2 . От тук получаваме формулата за определяне на скоростта на светлината:

c = 4LNv

След като извърши изчисления по тази формула, Физо установи, че 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 въртящото се огледало 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 осмоъгълно огледало, позволиха още по-точно да се определи скоростта на светлината. През 1926 г. ученият измерва времето, необходимо на светлината да измине 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 извършено 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.

От какво зависи скоростта на светлината?

Скоростта на светлината във вакуум не зависи нито от референтната система, нито 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-висока е тя, толкова по-бавна е скоростта на разпространение на светлината в нея. Например скоростта на светлината във въздуха е по-висока от скоростта й във вода, а в чистото оптично стъкло е по-ниска от тази във вода.

Ако светлината се движи 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 преходната граница между две среди.

Споделете с приятели или запазете за себе си:

Зареждане...