1 سرعت نور. سرعت نور چقدر است
سرعت نور مسافتی است که نور در واحد زمان طی می کند. این مقدار بستگی به محیطی دارد که نور در آن منتشر می شود.
در خلاء سرعت نور 299792458 متر بر ثانیه است. این بالاترین سرعتی است که می توان به آن رسید. هنگام حل مسائلی که نیاز به دقت خاصی ندارند، این مقدار برابر با 300000000 m/s در نظر گرفته می شود. فرض بر این است که همه انواع پرتوهای الکترومغناطیسی با سرعت نور در خلاء منتشر می شوند: امواج رادیویی، تابش مادون قرمز، نور مرئی، اشعه ماوراء بنفش، اشعه ایکس، اشعه گاما. آن را با یک نامه مشخص کنید با .
سرعت نور چگونه تعیین می شود؟
در دوران باستان، دانشمندان معتقد بودند که سرعت نور بی نهایت است. بعدها بحث در مورد این موضوع در جامعه علمی آغاز شد. کپلر، دکارت و فرما با نظر دانشمندان باستانی موافق بودند. و گالیله و هوک معتقد بودند که اگرچه سرعت نور بسیار زیاد است، اما هنوز مقدار محدودی دارد.
گالیله گالیله
یکی از اولین کسانی که برای اندازه گیری سرعت نور تلاش کرد ایتالیایی بود دانشمند گالیلهگالیله در طول آزمایش، او و دستیارش بر روی تپه های مختلف بودند. گالیله دمپر فانوس خود را باز کرد. در آن لحظه وقتی دستیار این نور را دید، مجبور شد همین کار را با فانوس خود انجام دهد. مدت زمانی که نور از گالیله به دستیار و عقب رفت آنقدر کوتاه بود که گالیله متوجه شد که سرعت نور بسیار زیاد است و اندازه گیری آن در چنین فاصله کوتاهی غیرممکن است، زیرا نور تقریباً فوراً منتشر می شود. . و زمان ثبت شده توسط او فقط سرعت عکس العمل یک فرد را نشان می دهد.
سرعت نور اولین بار در سال 1676 توسط ستاره شناس دانمارکی اولاف رومر با استفاده از فواصل نجومی تعیین شد. او با مشاهده کسوف قمر مشتری آیو با تلسکوپ متوجه شد که با دور شدن زمین از مشتری، هر کسوف بعدی دیرتر از آنچه محاسبه شده بود رخ می دهد. حداکثر تاخیر زمانی که زمین به سمت دیگر خورشید می رود و با فاصله از مشتری دور می شود، برابر با قطرمدار زمین 22 ساعت است. اگرچه در آن زمان قطر دقیق زمین مشخص نبود، اما دانشمند مقدار تقریبی آن را بر 22 ساعت تقسیم کرد و به مقداری در حدود 220000 کیلومتر در ثانیه رسید.
اولاف رومر
نتیجه به دست آمده توسط رومر باعث بی اعتمادی دانشمندان شد. اما در سال 1849 فیزیکدان فرانسوی آرماند هیپولیت لوئیس فیزو سرعت نور را با استفاده از روش شاتر چرخشی اندازه گیری کرد. در آزمایش او، نور منبعی از بین دندانه های یک چرخ دوار عبور کرده و به آینه هدایت می شود. که از او منعکس شد، برگشت. سرعت چرخ افزایش یافت. هنگامی که به مقدار مشخصی رسید، پرتو منعکس شده از آینه توسط دندان حرکت داده شده به تأخیر افتاد و ناظر در آن لحظه چیزی ندید.
تجربه فیزو
فیزو سرعت نور را به صورت زیر محاسبه کرد. نور راه را طی می کند L از چرخ تا آینه در زمانی برابر با t1 = 2 لیتر در ثانیه . مدت زمانی که چرخ برای چرخش ½ شکاف طول می کشد است t 2 \u003d T / 2N ، جایی که تی - دوره چرخش چرخ، ن - تعداد دندان ها فرکانس چرخش v = 1/T . لحظه ای که ناظر نور را نمی بیند فرا می رسد t1 = t2 . از اینجا فرمول تعیین سرعت نور را بدست می آوریم:
c = 4LNv
پس از محاسبه این فرمول، فیزو مشخص کرد که با = 313,000,000 متر بر ثانیه. این نتیجه بسیار دقیق تر بود.
آرماند هیپولیت لوئیس فیزو
در سال 1838، دومینیک فرانسوا ژان آراگو، فیزیکدان و ستاره شناس فرانسوی، استفاده از روش چرخش آینه ها را برای محاسبه سرعت نور پیشنهاد کرد. این ایده توسط فیزیکدان، مکانیک و ستاره شناس فرانسوی، ژان برنارد لئون فوکو، که در سال 1862 مقدار سرعت نور (298000000 ± 500000) متر بر ثانیه را به دست آورد، عملی شد.
دومینیک فرانسوا ژان آراگو
در سال 1891، نتیجه اخترشناس آمریکایی سیمون نیوکامب، یک مرتبه قدر دقیق تر از نتیجه فوکو بود. در نتیجه محاسبات او با = (99 810 000 ± 50 000) m/s.
مطالعات فیزیکدان آمریکایی آلبرت آبراهام مایکلسون، که از یک نصب با یک آینه هشت وجهی چرخان استفاده کرد، امکان تعیین دقیق تر سرعت نور را فراهم کرد. در سال 1926، دانشمند زمانی را اندازه گیری کرد که طی آن نور فاصله بین قله های دو کوه معادل 35.4 کیلومتر را طی کرد و دریافت کرد. با = (299 796 000 ± 4 000) متر بر ثانیه.
دقیق ترین اندازه گیری در سال 1975 انجام شد. در همان سال، کنفرانس عمومی وزن ها و اندازه ها توصیه کرد که سرعت نور برابر با 1.2 ± 299792458 متر بر ثانیه در نظر گرفته شود.
چه چیزی سرعت نور را تعیین می کند
سرعت نور در خلاء به چارچوب مرجع یا موقعیت ناظر بستگی ندارد. ثابت می ماند، برابر با 1.2 ± 299792458 m/s. اما در رسانه های شفاف مختلف این سرعت کمتر از سرعت آن در خلاء خواهد بود. هر محیط شفاف دارای چگالی نوری است. و هر چه بالاتر باشد، نور کندتر در آن منتشر می شود. مثلاً سرعت نور در هوا از سرعت آن در آب بیشتر است و در شیشه نوری خالص کمتر از آب است.
اگر نور از محیطی با چگالی کمتر به محیطی متراکم تر عبور کند، سرعت آن کاهش می یابد. و اگر انتقال از یک محیط متراکم تر به یک محیط کمتر متراکم رخ دهد، برعکس، سرعت افزایش می یابد. این توضیح می دهد که چرا پرتو نور در مرز انتقال دو رسانه منحرف می شود.
سرعت نور
نور امواج الکترومغناطیسی با طول موج بین 380 تا 760 نانومتر است که توسط چشم انسان درک می شود. شاخه ای از فیزیک که به بررسی خواص نور و برهمکنش آن با ماده می پردازد اپتیک نام دارد.
برای اولین بار، سرعت نور توسط ستاره شناس دانمارکی O. Romer در سال 1676 اندازه گیری شد. رومر و پیشینیانش با ثبت زمان‌هایی که قمر مشتری Io از سایه مشتری خارج می‌شود، متوجه انحراف از تناوب شدند. با دور شدن زمین از مشتری، لحظات خروج آیو از سایه مشتری نسبت به موارد پیش بینی شده با تاخیر مواجه شد و حداکثر تاخیر 1320 ثانیه بود که برای انتشار نور در مدار زمین ضروری بود (شکل 17a). در زمان رومر قطر مدار زمین حدود 292000000 کیلومتر در نظر گرفته می شد. رومر با تقسیم این فاصله بر 1320 ثانیه دریافت که سرعت نور 222000 کیلومتر بر ثانیه است. اکنون مشخص شده است که حداکثر تأخیر کسوف آیو 996 ثانیه و قطر مدار زمین 300000000 کیلومتر است. اگر این اصلاحات را انجام دهیم، معلوم می شود که سرعت نور 300000 کیلومتر بر ثانیه است.
سرعت نور در شرایط آزمایشگاهی (بدون مشاهدات نجومی) اولین بار توسط فیزیکدان فرانسوی A.I.L. Fizeau در سال 1849 با استفاده از نصب نشان داده شده در شکل. 17 ب. در این تنظیم، یک پرتو نور از منبع 1 روی یک آینه نیمه تراوا 2 افتاد و از آن به سمت آینه 3 دیگری که در فاصله 8.66 کیلومتری قرار داشت منعکس شد. پرتو منعکس شده از آینه 3 دوباره روی آینه نیمه تراوا 2 افتاد، از آن عبور کرد و به چشم ناظر 5 برخورد کرد. بین آینه های 2 و 3، یک چرخ دنده 4 قرار گرفت که می توانست با سرعت معینی بچرخد. در همان زمان، دندانه های چرخ دوار پرتو نور را به دنباله ای از فلاش های کوتاه شکستند - پالس های نور.
در آزمایشات فیزو، چرخ با سرعت فزاینده ای می چرخید و لحظه ای فرا رسید که پالس نور که از شکاف بین دندان هایش عبور کرده و از آینه 3 منعکس شده بود، توسط دندانی که در این مدت حرکت کرده بود به تأخیر افتاد. در این مورد، ناظر چیزی ندید. با شتاب بیشتر چرخ دنده، نور دوباره ظاهر شد، روشن تر شد و در نهایت به حداکثر شدت خود رسید. روی چرخ دنده در آزمایشات فیزو، 720 دندان وجود داشت و نور با 25 دور در ثانیه به حداکثر شدت خود رسید. بر اساس این داده ها، فیزو سرعت نور را محاسبه کرد که به 312000 کیلومتر بر ثانیه رسید.
تحقیقات مدرننشان داد که سرعت نور در خلاء یک ثابت فیزیکی اساسی برابر با 299792458 متر بر ثانیه است. سرعت نور با حرف c، اولین حرف کلمه لاتین celeritas به معنی "سرعت" نشان داده می شود. آزمایشات نشان داده است که سرعت نور در خلاء نه به سرعت منبع نور بستگی دارد و نه به سرعت ناظر. بنابراین استاندارد متر مسافتی است که نور در خلاء در بازه زمانی 1/299792458 ثانیه طی می کند. دانستن مقدار دقیق سرعت نور از اهمیت عملی بالایی برخوردار است، به عنوان مثال، برای تعیین فاصله با استفاده از رادار در ژئودزی و در سیستم های ردیابی برای ماهواره های مصنوعی زمین و بین سیاره ای. ایستگاه های فضایی.
سرعت نور در محیط های شفاف مختلف (هوا، آب و غیره) اندازه گیری شد و معلوم شد که در همه مواد کمتر از خلاء است. در طبیعت، نه تنها خود نور مرئی با سرعت نور منتشر می شود، بلکه انواع دیگر تابش های الکترومغناطیسی (امواج رادیویی، اشعه ایکسو غیره.).
بررسی سوالات:
چه کسی و چگونه سرعت نور را برای اولین بار اندازه گیری کرد؟
چگونه فیزو سرعت نور را اندازه گیری کرد.
سرعت تقریبی نور چقدر است؟
سرعت نور در خلاء با سرعت نور در سایر رسانه های شفاف چگونه مقایسه می شود؟
برنج. 17. (الف) - یک نمایش شماتیک از مشتری (1) و ماهواره آن Io (2)، وارد و خروج از سایه (3)، و همچنین زمین (4) در حالی که به دور خورشید می چرخد. (ب) تنظیم فیزو برای اندازه گیری سرعت نور (1، منبع نور؛ 2، آینه نیمه شفاف، 3، آینه، 4، چرخ دنده، 5، چشم ناظر).
محدودیت سرعت در بیشتر آزادراه ها بین 90 تا 110 کیلومتر است. اگرچه هیچ علامت جاده ای در خلاء فضای بیرونی وجود ندارد، اما در آنجا نیز محدودیت سرعت وجود دارد - این 1080000000 کیلومتر در ساعت است.
بالاترین سرعت در طبیعت
این بالاترین سرعت نور در طبیعت است. دانشمندان معمولا سرعت نور را بر حسب کیلومتر بر ثانیه - 300000 کیلومتر در ثانیه می دهند. نور از فوتون ها تشکیل شده است. این آنها هستند که می توانند با چنین سرعت های دیوانه کننده ای پرواز کنند.
ذرات عجیب و غریب - فوتون ها
دانشمندان فوتون ها را ذرات می نامند. اما اینها ذرات بسیار عجیبی هستند. آنها جرم استراحت ندارند، یعنی به معنای معمول وزن ندارند. تصور چیزی تا این حد واقعی که انرژی خالص باشد و حاوی یک دانه ماده نباشد دشوار است. فوتون ها چنین واقعیتی هستند. سرعت محدود فوتون ها را با سرعت هایی که ما عادت داریم زیاد در نظر بگیریم مقایسه کنید.
سفینه فضاییپرواز با سرعت نور، زیرا یک ناظر خارجی ابعاد خطی نخواهد داشت. به عنوان مثال، موشک پایونیر را در نظر بگیرید که برای پرواز فراتر از آن ساخته شده است منظومه شمسی. بنابراین با خروج از منظومه شمسی، «پیونیر» 60 کیلومتر بر ثانیه سرعت داشت. بد نیست! او می توانست مسافت نیویورک تا سانفرانسیسکو را در یک دقیقه و نیم طی کند. اما در مقایسه با سرعت فوتون 300000 کیلومتر در ثانیه، سرعت پایونیر شبیه سرعت حلزون است. یا بیایید ببینیم خورشید با چه سرعتی در فضا حرکت می کند.
مواد مرتبط:
چرا ستاره ها می درخشند؟
در حالی که شما در حال خواندن این جمله هستید، خورشید، زمین و هشت سیاره دیگر منظومه شمسی ما با عجله به اطراف می چرخند. راه شیری، مانند اسب های چرخ و فلک ، با سرعت 230 کیلومتر در ثانیه (در عین حال ما خودمان اصلاً متوجه نمی شویم که با چنین سرعت باورنکردنی پرواز می کنیم). اما حتی این سرعت عظیم نیز در مقایسه با سرعت نور بسیار ناچیز است و در حدود یک درصد آن است.
سرعت نور و اجسام
اگر یک جسم معمولی را به سرعت نور شتاب دهید، ماجراهای خارق‌العاده‌ای برای آن اتفاق می‌افتد. هنگامی که جسم به چنین سرعت هایی می رسد، ناظر متوجه تغییر در ابعاد خطی و جرم جسم می شود. حتی زمان شروع به تغییر خواهد کرد. یک سفینه فضایی که با سرعت 90 درصد نور حرکت می کند تقریباً به نصف کوچک می شود. با افزایش سرعت، بیشتر و بیشتر کاهش می یابد تا زمانی که با رسیدن به سرعت نور، ابعاد خطی خود را کاملاً از دست می دهد.
سرعت نور
سرعت نور
در فضای آزاد (خلاء) با انتشار هر گونه امواج الکترومغناطیسی (از جمله نور). یکی از صندوق ها ثابت های فیزیکی؛ نشان دهنده سرعت محدود انتشار هر فیزیکی است. تأثیر می گذارد (به نظریه نسبیت مراجعه کنید) و در انتقال از یک چارچوب مرجع به چارچوب دیگر تغییر ناپذیر است. مقدار c به جرم و انرژی کل جسم مادی مربوط می شود. از طریق آن، تبدیل مختصات، سرعت و زمان با تغییر سیستم مرجع بیان می شود (تبدیل لورنتس). او در آن گنجانده شده است نسبت های دیگر اس اس. در محیط c "به ضریب شکست محیط n بستگی دارد که برای فرکانس های مختلف n تابش (پراکندگی نور) متفاوت است: c" (n) \u003d c / n (n). این وابستگی منجر به تفاوت بین سرعت گروه و سرعت فاز نور در محیط می شود، مگر اینکه سیستم تک رنگ باشد (برای S. s. در خلاء، این دو کمیت منطبق هستند). با تعیین c" به طور تجربی، همیشه گروه S. s را اندازه می گیریم یا به اصطلاح سرعت سیگنال یا سرعت انتقال انرژی را اندازه می گیریم، فقط در برخی موارد خاص با گروه یک برابر نیست.
برای اولین بار اس با. در تاریخ 1676 تعیین شد. ستاره شناس اوکی رومر در مورد تغییر فواصل زمانی بین کسوف های ماهواره های مشتری. در سال 1728 توسط انگلیسی ها تأسیس شد. اخترشناس J. Bradley، بر اساس مشاهدات خود از انحراف نور ستاره ها. بر روی زمین S. s. اولین بار اندازه گیری شد - با توجه به زمان عبور نور توسط فاصله (پایه) دقیقاً شناخته شده - در سال 1849، فرانسوی ها. فیزیکدان A. I. L. Fiso. (ضریب شکست هوا با واحد تفاوت بسیار کمی دارد و اندازه‌گیری‌های زمینی مقدار بسیار نزدیک به c را نشان می‌دهند.) در آزمایش فیزو، یک پرتو نور از منبع S که توسط یک آینه نیمه‌شفاف N منعکس می‌شود، به‌طور دوره‌ای قطع می‌شود. یک دیسک دندانه دار چرخان W، از پایه MN (تقریباً 8 کیلومتر) عبور کرد و از آینه M منعکس شد، به دیسک بازگشت (شکل 1). در این حالت افتادن روی دندان به ناظر نمی رسید و نوری که به شکاف بین دندان ها می افتاد از طریق E قابل مشاهده بود. عبور نور از پایه از روی سرعت های شناخته شده چرخش تعیین شد. دیسک
برنج. 1. تعیین سرعت نور به روش فیزو.
Fizeau مقدار c=313300 km/s را بدست آورد. در سال 1862 فرانسوی ها فیزیکدان J. B. L. Foucault متوجه شد که فرانسوی ها در سال 1838 بیان کردند. ایده دانشمند D. Arago، استفاده از یک دیسک با چرخش سریع (512 دور در دقیقه) به جای دیسک دندانه دار. با انعکاس از آینه، پرتو نور به سمت پایه هدایت شد و پس از بازگشت، دوباره بر روی همان آینه افتاد که فرصت داشت از یک زاویه کوچک بچرخد (شکل 2). فوکو با یک پایه تنها 20 متر دریافت که S.s. برابر با 500 ± 298000 کیلومتر بر ثانیه است.
برنج. 2. تعیین سرعت نور به روش آینه دوار (روش فوکو). S - منبع نور؛ R - آینه با چرخش سریع؛ C یک آینه مقعر ثابت است که مرکز انحنای آن با محور چرخش R منطبق است (بنابراین نور منعکس شده از C همیشه روی R برمی گردد). M - آینه شفاف؛ L-; E - چشمی; RC - فاصله با دقت اندازه گیری شده (پایه). خط نقطه چین موقعیت R را نشان می دهد که در طول مدتی که نور در مسیر RC و عقب حرکت می کند تغییر کرده است. سکته مغزی معکوسعدسی L پرتو منعکس شده را در نقطه S جمع می کند، و نه در نقطه S، همانطور که با یک آینه ثابت R انجام می شود. سرعت نور با اندازه گیری جابجایی SS تنظیم می شود.
طرح ها و اساسی. ایده های آزمایش های فیزو و فوکو بارها در کارهای بعدی برای تعیین S.s مورد استفاده قرار گرفت. عامر را دریافت کرد. فیزیکدان A. Michelson (به تجربه مایکلسون مراجعه کنید) در سال 1926، مقدار c = 299796 ± 4 km / s در آن زمان دقیق ترین بود و در بین المللی گنجانده شد. جداول فیزیکی مقادیر.
اندازه گیری های S. با. در قرن 19 نقش بزرگی در فیزیک بازی کرد و این امواج را بیشتر تایید کرد. تئوری نور (مقایسه فوکو از S. با همان فرکانس v در هوا و آب در سال 1850 نشان داد که سرعت در آب u \u003d c / n (n) همانطور که توسط تئوری موج پیش بینی شده بود) و همچنین اتصال را برقرار کرد. بین اپتیک و نظریه الکترومغناطیس - اندازه گیری S.s. همزمان با سرعت e-mag. امواج محاسبه شده از نسبت e-mag. و الکترواستاتیک واحدهای الکتریکی شارژ (آزمایش‌های فیزیکدانان آلمانی W. Weber و R. Kohlrausch در سال 1856 و اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر بعدی توسط J. K. Maxwell انگلیسی). این تصادف یکی از نقاط شروع زمانی بود که ماکسول el.-mag را ایجاد کرد. نظریه نور در 1864-73.
در مدرن اندازه گیری های S. با. مدرن استفاده می شود. روش فیزو (روش مدولاسیون) با جایگزینی چرخ دنده با الکترواپتیکی، پراش، تداخل یا k.-l. تعدیل کننده نور دیگری که به طور کامل قطع یا ضعیف می شود (به مدولاسیون نور مراجعه کنید). گیرنده تشعشع یا فتو ضربی است. استفاده از لیزر به عنوان منبع نور، تعدیل کننده اولتراسونیک با تثبیت کننده. فرکانس و افزایش دقت اندازه گیری طول پایه باعث کاهش و به دست آوردن مقدار c=299792.5±0.15 کیلومتر بر ثانیه شد. علاوه بر اندازه گیری مستقیم S.s. با توجه به زمان عبور از یک پایگاه شناخته شده، به اصطلاح. روش های غیر مستقیم، دادن یک بزرگ . بنابراین، با کمک یک جاروبرقی مایکروویو. تشدید کننده (فیزیکدان انگلیسی K. Frum، 1958) با طول تابش l = 4 سانتی متر، مقدار c = 0.1 ± 299792.5 کیلومتر در ثانیه به دست آمد. با یک خطای حتی کوچکتر، S. s مشخص می شود. به عنوان ضریبی از تقسیم l و n مستقل در یافت شده در. یا بگو خطوط طیفی عامر در سال 1972، دانشمند K. Ivenson و همکارانش، با استفاده از استاندارد فرکانس سزیم (به استانداردهای فرکانس کوانتومی مراجعه کنید)، فرکانس تابش لیزر CH4 را با دقت تا 11 رقم اعشار و با استفاده از استاندارد فرکانس کریپتون، آن را یافتند. طول موج (حدود 3.39 میکرومتر) و c=299792456.2 ± 0.2 m/s بود. با این حال، این نتایج نیاز به تایید بیشتر دارد. با تصمیم مجمع عمومی کمیته بین المللی داده های عددی علم و فناوری - CODATA (1973) S. p. در خلاء برابر با 299792458±1.2 m/s در نظر گرفته می شود.
تا حد امکان دقیق، مقدار c نه تنها از نظر نظری کلی بسیار مهم است. برنامه ریزی و تعیین ارزش های فیزیکی دیگر. مقدار، بلکه برای عملی اهداف اینها به ویژه شامل تعیین فواصل توسط زمان عبور سیگنال های رادیویی یا نوری در رادار، مکان نوری، برد نوری، در سیستم های ردیابی ماهواره ای و غیره است.
فیزیکی فرهنگ لغت دایره المعارفی. - م.: دایره المعارف شوروی. . 1983 .
سرعت نور
در فضای آزاد (خلاء) - سرعت انتشار هر کدام امواج الکترومغناطیسی(از جمله نور)؛ یکی از وجوه. فیزیکی دائمی؛ نشان دهنده سرعت محدود کننده هر فیزیکی است. تأثیرات (ر.ک. نظریه نسبیت) و در هنگام انتقال از یک چارچوب مرجع به چارچوب دیگر تغییر نمی کند.
اس اس. در محیط زیست با"به ضریب شکست محیط n بستگی دارد که برای فرکانس های مختلف تابش v متفاوت است ( پراکندگی نور).این وابستگی منجر به تفاوت می شود سرعت گروهیاز جانب سرعت فازنور در محیط، اگر در مورد تک رنگ صحبت نمی کنیم. نور (برای S. s. در خلاء، این دو کمیت منطبق هستند). به صورت تجربی تعیین می کند با"،همیشه گروه S. را با. یا به اصطلاح. سرعت سیگنال، برای اولین بار S. s. در سال 1676 توسط O. K. Roemer (O. Ch. Roemer) با تغییر فواصل زمانی بین کسوف های ماهواره های مشتری تعیین شد. در سال 1728 توسط جی. بردلی (J. Bradley)، بر اساس مشاهدات خود از انحراف نور ستاره. . (شکل 1)، منعکس شده توسط یک آینه نیمه شفاف N،به طور متناوب توسط یک دیسک دندانه دار در حال چرخش قطع می شود W،از پایگاه گذشت MN(تقریباً 8 کیلومتر) n، منعکس شده از آینه م،به دیسک بازگشت. برخورد شاخک، نور به ناظر نمی رسید و نوری که به شکاف بین شاخک ها می افتاد از طریق چشمی قابل مشاهده بود. E.از سرعت های شناخته شده چرخش دیسک، زمان عبور نور از پایه مشخص شد. فیزو مقدار c = 313300 km/s B 1862 F را به دست آورد .
B. L. Foucault (J. V. L. Foucault) ایده بیان شده در سال 1838 توسط D. Arago (D. Arago) را با استفاده از یک آینه به سرعت چرخش (512 دور در ثانیه) به جای یک دیسک دندانه دار تحقق بخشید. انعکاس از یک آینه، 500 کیلومتر بر ثانیه. طرح ها و اساسی. ایده های آزمایش های فیزو و فوکو بارها در کارهای بعدی برای تعیین S.s مورد استفاده قرار گرفت. دریافت شده توسط A. Michelson (A. Michelson) (نگاه کنید به. تجربه مایکلسون) در سال 1926، مقدار کیلومتر بر ثانیه در آن زمان دقیق ترین بود و در بین المللی گنجانده شد. جداول فیزیکی مقادیر. 
برنج. 1. تعیین سرعت نور به روش فیزو.
برنج. 2. تعیین سرعت نور به روش آینه دوار (روش فوکو): S - منبع نور; R - آینه با چرخش سریع؛ C یک آینه مقعر ثابت است که مرکز آن با محور چرخش R منطبق است (بنابراین نور،
اندازه گیری های S. با. در قرن 19 نقش بزرگی در فیزیک بازی کرد و علاوه بر این نظریه موج نور را تأیید کرد. اجرا شده توسط فوکو در سال 1850 مقایسه S. مطابق با پیش بینی تئوری موج. همچنین ارتباطی بین اپتیک و نظریه الکترومغناطیس برقرار شد: اندازه گیری S.s. مصادف با speedel.-magn. امواج محاسبه شده از نسبت e-mag. و el.-static. واحدهای الکتریکی شارژ [آزمایش‌های W. Weber و F. Kohlrausch در سال 1856 و اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر بعدی توسط J. C. Maxwell]. این تصادف یکی از نقاط شروع ایجاد Maxwell در 1864-73 el.-mag بود. نظریه های نور
در مدرن اندازه گیری های S. با. مدرن استفاده می شود. روش فیزو (مدولاسیون. مدولاسیون نور). گیرنده تابش یک فتوسل است فتو ضربی.کاربرد لیزربه عنوان یک منبع نور، تعدیل کننده اولتراسونیک با تثبیت کننده ها. فرکانس و افزایش دقت اندازه گیری طول پایه باعث کاهش خطاهای اندازه گیری و به دست آوردن مقدار کیلومتر بر ثانیه می شود. علاوه بر اندازه گیری مستقیم S.s. با توجه به زمان عبور از پایه شناخته شده، = 4 سانتی متر، مقدار km / s به دست می آید. با یک خطای حتی کوچکتر، S. s مشخص می شود. به عنوان ضریبی از تقسیم مستقل یافت شده و v اتمی یا مولکولی خطوط طیفی K. Evenson (K. Evenson) و همکارانش در سال 1972 بر اساس استاندارد فرکانس سزیم (نگاه کنید به. استانداردهای فرکانس کوانتومی) با دقت تا 11 رقم اعشار، فرکانس انتشار لیزر CH 4 و با توجه به استاندارد فرکانس کریپتون، طول موج آن (حدود 3.39 میکرومتر) را یافت و 0.8 ± متر بر ثانیه به دست آورد. با تصمیم مجمع عمومی کمیته بین‌المللی داده‌های عددی برای علم و فناوری - CODATA (1973)، که تمام داده‌های موجود، قابلیت اطمینان و خطای آنها را تجزیه و تحلیل کرد، S.s. در خلاء برابر با 1.2 ± 299792458 m/s در نظر گرفته می شود.
دقیق ترین اندازه گیری c نه تنها از نظر نظری عمومی بسیار مهم است برنامه ریزی و برای تعیین ارزش فیزیکی دیگر. ارزش ها، بلکه برای عملی اهداف اینها به ویژه شامل تعیین فواصل توسط زمان عبور سیگنال های رادیویی یا نوری به داخل می باشد رادار، مکان نوری، برد نوری،در سیستم های ردیابی ماهواره ای و غیره
روشن: V. G. Vafiadi، Yu. V. Popov، سرعت نور و اهمیت آن در علم و فناوری، مینسک، 1970; تیلور دبلیو.، پارکر دبلیو.، لانگنبرگ دی.، ثابت های بنیادی و، ترانس. از انگلیسی، M.، 1972. صبح.
دایره المعارف فیزیکی. در 5 جلد. - م.: دایره المعارف شوروی. سردبیر A. M. Prokhorov. 1988 .
ببینید "SPEED OF LIGHT" در فرهنگ های دیگر چیست:
SPEED OF LIGHT، سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی. در خلاء، سرعت نور c > 299.79?106 m/s است. این سرعت محدود کننده انتشار تأثیرات فیزیکی است. در یک محیط، سرعت نور کمتر است، بنابراین، برای مثال، در شیشه 3 برابر است، و در آب ... دایره المعارف مدرن
سرعت نور- SPEED OF LIGHT، سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی. در خلاء، سرعت نور c » 299.79×106 m/s است. این سرعت محدود کننده انتشار تأثیرات فیزیکی است. در یک محیط، سرعت نور کمتر است، به عنوان مثال، در شیشه 3 برابر و در ... ... فرهنگ لغت دایره المعارف مصور
سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در خلاء، سرعت نور c = 299 792 458.1.2 m/s است (تا سال 1980). این سرعت محدود کننده انتشار هر گونه تأثیر فیزیکی است (به نظریه نسبیت مراجعه کنید). سرعت نور در یک محیط به آن بستگی دارد ... فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ
سرعت نور- سرعت انتشار تابش الکترومغناطیسی. [مجموعه اصطلاحات توصیه شده. مسأله 79. اپتیک فیزیکی. آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی. کمیته اصطلاحات علمی و فنی. 1970] موضوعات اپتیک فیزیکی EN سرعت نور DE…… کتابچه راهنمای مترجم فنی
سرعت نور- یکی از ثابت های فیزیکی اصلی (که نشان داده شده است). اس اس. برابر است با سرعت انتشار هر موج الکترومغناطیسی (از جمله امواج نور) در خلاء: s = 299792458 m/s یا گرد 300000 km/s = 3∙108 m/s. سایز از …… دایره المعارف بزرگ پلی تکنیک
نور خورشید حدود 8 دقیقه و 19 ثانیه طول می کشد تا به زمین برسد. مقادیر دقیق... ویکیپدیا
در فضای آزاد (خلاء) c، سرعت انتشار هر امواج الکترومغناطیسی (به امواج الکترومغناطیسی مراجعه کنید) (از جمله نور). یکی از ثابت های فیزیکی بنیادی (رجوع کنید به ثابت های فیزیکی)، نقش بسیار زیادی در ... دایره المعارف بزرگ شوروی
سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در خلاء، سرعت نور c = 299792458 ± 1.2 m / s (از سال 1980) است. این سرعت محدود کننده انتشار هر گونه تأثیر فیزیکی است (به نظریه نسبیت مراجعه کنید). سرعت نور در یک محیط به آن بستگی دارد ... فرهنگ لغت دایره المعارفی
سرعت نور- šviesos greitis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. سرعت نور vok. Lichtgeschwindigkeit، f rus. سرعت نور، fpranc. vitesse de la lumière, f … Automatikos Terminų žodynas
سرعت نور- šviesos greitis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektromagnetinių bangų sklidimo laisvoje erdvėje (خلاء) greitis. Tai fizikinė konstanta: c = 299 792 458 m/s. atitikmenys: انگلیسی. سرعت نور؛ سرعت نور وک… Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas
کتاب ها
- مرد دانش. گنجینه های دنیای ظریف. فراتر از سرعت نور (مجموعه 3 کتاب) (تعداد جلد: 3)، پوخابوف الکسی بوریسوویچ. "مرد دانشمند. اینجا بالاترین 171 بود؛ من 187." . قبل از شما 171 است؛ کتاب تلنگر 187؛ که شامل دو اثر است که با یک ایده مشترک و روابط معنوی متحد شده اند ...
اپی گراف
معلم می پرسد: بچه ها، سریع ترین چیز در جهان چیست؟
Tanechka می گوید: کلمه سریع ترین است. فقط گفتی که برنمیگردی
وانچکا می گوید: نه، نور سریع ترین است.
من فقط سوئیچ را فشار دادم و اتاق بلافاصله روشن شد.
و وووچکا می گوید: اسهال سریع ترین چیز در جهان است.
یک بار آنقدر بی حوصله بودم که حرفی نزدم
وقت نکردم بگویم چراغ را روشن نکردم.
آیا تا به حال فکر کرده اید که چرا سرعت نور در جهان ما حداکثر، محدود و ثابت است؟ این خیلی علاقه بپرسو بلافاصله، به عنوان یک اسپویلر، یک راز وحشتناک از پاسخ به آن را افشا خواهم کرد - هیچ کس دقیقاً نمی داند چرا. سرعت نور گرفته می شود، یعنی. ذهنی پذیرفته شده استبرای یک ثابت، و بر اساس این فرض، و همچنین بر اساس این ایده که همه چارچوب های مرجع اینرسی برابر هستند، آلبرت انیشتین نظریه نسبیت خاص خود را ساخت، که برای صد سال دانشمندان را دیوانه کرده است و به انیشتین اجازه می دهد تا زبان خود را به آن نشان دهد. جهان با مصونیت و پوزخند در تابوت به ابعاد خوکی که او بر همه بشر کاشته است.
اما در واقع چرا اینقدر ثابت است، چنین حداکثر، و چنین پاسخ نهایی، پاسخی وجود ندارد، این فقط یک بدیهیات است، یعنی. باوری که با مشاهده و حس مشترک، اما منطقاً یا ریاضی از جایی مشتق نشده است. و این احتمال وجود دارد که چندان درست نباشد، اما هنوز کسی با هیچ تجربه ای نتوانسته آن را رد کند.
من نظرات خودم را در مورد این موضوع دارم، بعداً در مورد آنها، اما در حال حاضر، به روشی ساده، روی انگشتان™من سعی خواهم کرد حداقل به یک بخش پاسخ دهم - سرعت نور به چه معناست "ثابت".
نه، من شما را با آزمایش‌های ذهنی بار نمی‌کنم، اگر چراغ‌های جلو در موشکی که با سرعت نور پرواز می‌کند و غیره روشن شود، چه اتفاقی می‌افتد، حالا کمی دور از موضوع است.
اگر به یک کتاب مرجع یا ویکیپدیا نگاه کنید، سرعت نور در خلاء به عنوان یک ثابت فیزیکی اساسی تعریف می‌شود. دقیقابرابر با 299 792 458 m/s است. خوب، یعنی به طور تقریبی، حدود 300000 کیلومتر در ثانیه خواهد بود، اما اگر درست دقیقا- 299,792,458 متر در ثانیه.
به نظر می رسد، چنین دقتی از کجا می آید؟ هر ثابت ریاضی یا فیزیکی، هر چیزی که بگیرید، حتی پی، حتی پایه لگاریتم طبیعی ه، حتی اگر ثابت گرانشی G یا ثابت پلانک باشد ساعت، همیشه حاوی مقداری است اعداد بعد از نقطه اعشار. در پی، این ارقام اعشاری در حال حاضر حدود 5 تریلیون شناخته شده اند (اگرچه فقط 39 رقم اول معنای فیزیکی دارند)، ثابت گرانشی امروز به صورت G~ 6.67384(80)x10 -11 و تخته ثابت تعریف می شود. ساعت~ 6.62606957(29)x10 -34.
سرعت نور در خلاء است صاف 299792458 متر بر ثانیه، نه یک سانتی متر بیشتر، نه یک نانوثانیه کمتر. آیا می خواهید بدانید چنین دقتی از کجا می آید؟
همه چیز طبق معمول با یونانیان باستان شروع شد. علم، به این معنا، به معنای امروزی کلمه، وجود نداشتند. فیلسوفان یونان باستانبه همین دلیل است که آنها را فیلسوف می نامیدند، زیرا در ابتدا نوعی مزخرف در سر خود اختراع کردند و سپس با کمک نتیجه گیری های منطقی (و گاه واقعی) آزمایش های فیزیکی) سعی در اثبات یا رد آن داشت. با این حال، استفاده از اندازه‌گیری‌ها و پدیده‌های فیزیکی واقعی توسط آنها به عنوان شواهد «دسته دوم» در نظر گرفته شد که نمی‌توان آن را با نتایج منطقی درجه یک که مستقیماً از سر به دست می‌آید مقایسه کرد.
اولین کسی که به وجود سرعت خود نور فکر کرد، فیلسوف امپیدوکلس است که بیان کرد نور حرکت است و حرکت باید سرعت داشته باشد. ارسطو به او اعتراض کرد، او استدلال کرد که نور صرفاً وجود چیزی در طبیعت است و بس. و هیچ چیز حرکت نمی کند. اما این بیشتر است! اقلیدس و بطلمیوس به طور کلی معتقد بودند که نور از چشمان ما ساطع می شود و سپس بر روی اجسام می افتد و بنابراین ما آنها را می بینیم. به طور خلاصه، یونانیان باستان تا آنجا که می توانستند گنگ بودند، تا اینکه توسط همان رومیان باستان فتح شدند.
در قرون وسطی، اکثر دانشمندان همچنان معتقد بودند که سرعت نور بی نهایت است، مثلاً دکارت، کپلر و فرما از جمله آنها بودند.
اما برخی مانند گالیله معتقد بودند که نور دارای سرعت است و این بدان معناست که می توان آن را اندازه گیری کرد. تجربه گالیله بسیار شناخته شده است، که چراغی را روشن کرد و بر دستیاری که چندین کیلومتر دورتر از گالیله بود تابید. با دیدن نور، دستیار لامپ خود را روشن کرد و گالیله سعی کرد تاخیر بین این لحظات را اندازه گیری کند. طبیعتاً موفق نشد و در نهایت مجبور شد در نوشته های خود بنویسد که اگر نور سرعتی دارد، فوق العاده بزرگ است و با تلاش انسان قابل اندازه گیری نیست و بنابراین می توان آن را بی نهایت دانست.
اولین اندازه گیری ثبت شده سرعت نور به ستاره شناس دانمارکی اولاف رومر در سال 1676 نسبت داده شده است. در این سال، ستاره شناسان، مجهز به تلسکوپ های همان گالیله، ماهواره های مشتری را با قدرت و اصلی رصد می کردند و حتی دوره های چرخش آنها را محاسبه می کردند. دانشمندان مشخص کرده اند که آیو، نزدیک ترین قمر به مشتری، دارای دوره چرخش تقریباً 42 ساعت است. با این حال، رومر متوجه شد که گاهی Io از پشت مشتری 11 دقیقه زودتر ظاهر می شود و گاهی اوقات 11 دقیقه دیر. همانطور که مشخص شد، آیو زودتر در آن دوره‌هایی ظاهر می‌شود که زمین، در حال چرخش به دور خورشید، با کمترین فاصله به مشتری نزدیک می‌شود و زمانی که زمین در نقطه مقابل مدار قرار می‌گیرد، 11 دقیقه عقب می‌ماند، به این معنی که دورتر است. از مشتری
رومر با تقسیم احمقانه قطر مدار زمین (و در آن زمان کم و بیش شناخته شده بود) بر 22 دقیقه، رومر سرعت نور را 220000 کیلومتر در ثانیه دریافت کرد که حدود یک سوم مقدار واقعی را از دست داد.
در سال 1729، اخترشناس انگلیسی، جیمز بردلی، رصد کرد اختلاف منظر(انحراف جزئی مکان) ستارگان Etamin (Dragon Gamma) اثر را باز کرد انحرافات نور، یعنی تغییر موقعیت ستارگان نزدیک به ما در آسمان به دلیل حرکت زمین به دور خورشید.
از اثر انحراف نور که توسط بردلی کشف شد، همچنین می توان استنباط کرد که نور دارای سرعت انتشار محدودی است، که برادلی از آن استفاده کرد و آن را تقریباً 301000 کیلومتر بر ثانیه محاسبه کرد که در حال حاضر در دقت 1٪ از سرعت است. ارزش امروز شناخته شده است.
سپس تمام اندازه‌گیری‌های روشن‌کننده توسط دانشمندان دیگر دنبال شد، اما از آنجایی که اعتقاد بر این بود که نور یک موج است و موج به خودی خود نمی‌تواند منتشر شود، باید چیزی را نگران کرد، ایده وجود یک اتر درخشنده" پدید آمد که تشخیص آن به طرز بدی شکست خورد فیزیکدان آمریکاییآلبرت مایکلسون او هیچ اتر درخشانی را کشف نکرد، اما در سال 1879 سرعت نور را 50 ± 299 910 کیلومتر بر ثانیه تعیین کرد.
تقریباً در همان زمان، ماکسول نظریه الکترومغناطیس خود را منتشر کرد، به این معنی که نه تنها اندازه گیری مستقیم سرعت نور، بلکه استخراج آن از مقادیر نفوذپذیری الکتریکی و مغناطیسی نیز امکان پذیر شد، که با پالایش نور انجام شد. مقدار سرعت نور به 299788 کیلومتر بر ثانیه در سال 1907.
سرانجام انیشتین اعلام کرد که سرعت نور در خلاء ثابت است و اصلاً به چیزی بستگی ندارد. برعکس، همه چیزهای دیگر - اضافه کردن سرعت ها و یافتن چارچوب های مرجع صحیح، اثرات اتساع زمانی و تغییرات فواصل هنگام حرکت با سرعت های بالا، و بسیاری از اثرات نسبیتی دیگر به سرعت نور بستگی دارد (زیرا در همه موارد گنجانده شده است. فرمول ها به عنوان یک ثابت). به طور خلاصه، همه چیز در جهان نسبی است و سرعت نور مقداری است که همه چیزهای دیگر در جهان ما نسبت به آن نسبی هستند. اینجا شاید باید به لورنتس نخل داد، اما بیایید سوداگر نباشیم، اینشتین انیشتین است.
تعیین دقیق مقدار این ثابت در طول قرن بیستم ادامه یافت و هر دهه دانشمندان بیشتر و بیشتر دریافتند. ارقام بعد از نقطه اعشاربا سرعت نور، تا اینکه سوء ظن مبهمی در سرشان شکل گرفت.
دانشمندان با تعیین دقیق تر و دقیق تر چند متر در خلاء نور در ثانیه، شروع به تعجب کردند که همه ما چه چیزی را بر حسب متر اندازه گیری می کنیم؟ به هر حال، یک متر فقط به اندازه یک چوب پلاتین-ایریدیم است که کسی در موزه ای نزدیک پاریس فراموش کرده است!
و در ابتدا ایده معرفی یک متر استاندارد عالی به نظر می رسید. برای اینکه از یاردها، پاها و دیگر مسائل مورب رنج نبرند، فرانسوی ها در سال 1791 تصمیم گرفتند به عنوان یک معیار استاندارد طول یک ده میلیونیم فاصله از قطب شمال تا خط استوا را در امتداد نصف النهار عبوری از پاریس در نظر بگیرند. آنها این فاصله را با دقت موجود در آن زمان اندازه گرفتند، چوبی را از آلیاژ پلاتین-ایریدیوم (به طور دقیق تر، ابتدا برنج، سپس پلاتین و فقط پس از آن پلاتین-ایریدیم) ریختند و آن را در همان اتاقک اوزان و پیمانه های پاریس قرار دادند. ، به عنوان نمونه هر چه دورتر، بیشتر مشخص می‌شود که سطح زمین در حال تغییر است، قاره‌ها تغییر شکل می‌دهند، نصف النهارها جابه‌جا می‌شوند و آنها یک ده میلیونیم را به دست آورده‌اند، و شروع به بررسی طول چوبی کردند که در تابوت کریستالی قرار دارد. "مقبره" پاریس به عنوان یک متر.
چنین بت پرستی مناسب یک دانشمند واقعی نیست، این میدان سرخ برای شما نیست (!)، و در سال 1960 تصمیم گرفته شد که مفهوم متر را به یک تعریف کاملا واضح ساده کنیم - یک متر دقیقا برابر با 1,650,763.73 طول موج ساطع شده توسط انتقال الکترون ها بین سطوح انرژی 2p10 و 5d5 ایزوتوپ تحریک نشده عنصر کریپتون-86 در خلاء. خوب، چقدر واضح تر؟
این به مدت 23 سال ادامه داشت، در حالی که سرعت نور در خلاء با دقت فزاینده ای اندازه گیری می شد، تا اینکه در سال 1983 حتی در سرسخت ترین رتروگرادها نیز مشخص شد که سرعت نور دقیق ترین و ایده آل ترین ثابت است و نه نوعی ایزوتوپ کریپتون و تصمیم گرفته شد که همه چیز را وارونه کنیم (دقیقاً، اگر فکرش را بکنید، تصمیم گرفته شد همه چیز را وارونه کنید)، حالا سرعت نور بایک ثابت واقعی است و یک متر مسافتی است که نور در خلاء در (1/299,792,458) ثانیه طی می کند.
ارزش واقعی سرعت نور حتی امروزه نیز اصلاح می شود، اما آنچه جالب است این است که با هر تجربه جدید، دانشمندان سرعت نور را مشخص نمی کنند، بلکه طول واقعی یک متر را مشخص می کنند. و هرچه سرعت نور در دهه‌های آینده دقیق‌تر باشد، در نهایت متر دقیق‌تری به دست خواهیم آورد.
و نه برعکس.
خب، حالا برگردیم به گوسفندمان. چرا سرعت نور در خلاء جهان ما حداکثر، محدود و ثابت است؟ من اینجوری میفهمم
همه می دانند که سرعت صوت در فلز، و در واقع تقریباً در هر جسم جامدی، بسیار بیشتر از سرعت صوت در هوا است. بررسی این موضوع بسیار آسان است، فقط گوش خود را روی ریل بگذارید، و می توانید صدای قطاری که در حال نزدیک شدن است را خیلی زودتر از هوا بشنوید. چرا اینطور است؟ بدیهی است که صدا اساساً یکسان است و سرعت انتشار آن به محیط بستگی دارد، به پیکربندی مولکول هایی که این رسانه از آن تشکیل شده است، به چگالی آن، به پارامترهای آن بستگی دارد. شبکه کریستالی- به طور خلاصه از وضعیت فعلی رسانه ای که صدا از طریق آن منتقل می شود.
و اگرچه ایده یک اتر درخشان مدتهاست که کنار گذاشته شده است، خلاءی که امواج الکترومغناطیسی از طریق آن منتشر می شوند دقیقاً هیچ چیز مطلق نیست، مهم نیست که چقدر برای ما خالی به نظر می رسد.
من متوجه شدم که این قیاس کمی دور از ذهن است، اینطور نیست؟ روی انگشتان™یکسان! به عنوان یک قیاس قابل دسترس، و به هیچ وجه به عنوان یک انتقال مستقیم از یک مجموعه قوانین فیزیکی به قوانین دیگر، فقط از شما می خواهم که تصور کنید که سرعت انتشار الکترومغناطیسی (و به طور کلی، هر نوع، از جمله گلوئون و گرانشی) ارتعاشات، مانند یک ریل، سرعت صوت در فولاد "دوخته شده است". از اینجا می رقصیم.
UPD: به هر حال، من به «خوانندگان ستاره دار» پیشنهاد می کنم خیال پردازی کنند که آیا سرعت نور در «خلاء دشوار» ثابت می ماند یا خیر. به عنوان مثال، اعتقاد بر این است که در انرژی های درجه حرارت 10 30 کلوین، خلاء به سادگی با ذرات مجازی از جوشش می ایستد، اما شروع به "جوشیدن" می کند، یعنی. تار و پود فضا از هم می پاشد، مقادیر پلانک تار می شوند و معنای فیزیکی خود را از دست می دهند و غیره. آیا سرعت نور در چنین خلاء همچنان ادامه دارد؟ ج، یا آغاز یک نظریه جدید از "خلاء نسبیتی" با اصلاحاتی مانند ضرایب لورنتس در سرعت های فوق العاده خواهد بود؟ نمی دانم، نمی دانم، زمان نشان خواهد داد...
بارگذاری...