1 світлова швидкість. Чому дорівнює швидкість світла

Швидкістю світла називають відстань, що світло проходить за одиницю часу. Ця величина залежить від цього, у якому речовині поширюється світло.

У вакуумі швидкість світла дорівнює 299792458 м/с. Це найвища швидкість, яка може бути досягнута. При вирішенні завдань, що не потребують особливої ​​точності, цю величину приймають 300 000 000 м/с. Передбачається, що зі швидкістю світла у вакуумі поширюються всі види електромагнітного випромінювання: радіохвилі, інфрачервоне випромінювання, видиме світло, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівське випромінювання, гамма-випромінювання Позначають її літерою з .

Як визначили швидкість світла

В античні часи вчені вважали, що швидкість світла нескінченна. Пізніше у вченому середовищі почалися дискусії з цього питання. Кеплер, Декарт і Ферма були згодні з думкою античних вчених. А Галілей і Гук вважали, що хоча швидкість світла дуже велика, все-таки вона має кінцеве значення.

Галілео Галілей

Одним із перших швидкість світла спробував виміряти італійську вчений ГалілеоГалілей. Під час експерименту він та його помічник перебували на різних пагорбах. Галілей відкривав заслінку на своєму ліхтарі. У той момент, коли помічник бачив це світло, він мав проробити ті самі дії зі своїм ліхтарем. Час, за який світло проходив шлях від Галілея до помічника і назад, виявилося таким коротким, що Галілей зрозумів, що швидкість світла дуже велика, і на такій короткій відстані її виміряти неможливо, оскільки світло поширюється практично миттєво. А зафіксований ним час показує лише швидкість реакції людини.

Вперше швидкість світла вдалося визначити в 1676 датському астроному Олафу Ремеру за допомогою астрономічних відстаней. Спостерігаючи за допомогою телескопа затемнення супутника Юпітера Іо, він виявив, що в міру віддалення Землі від Юпітера кожне наступне затемнення настає пізніше, ніж було розраховано. Максимальне запізнення, коли Земля переходить на інший бік від Сонця і віддаляється від Юпітера на відстань, рівне діаметруземної орбіти становить 22 години. Хоча на той час точний діаметр Землі був відомий, учений розділив його приблизну величину на 22 години і отримав значення близько 220 000 км/с.

Олаф Ремер

Результат, отриманий Ромером, викликав недовіру вчених. Але в 1849 р. французький фізик Арман Іполит Луї Фізо виміряв швидкість світла методом затвора, що обертається. У його досвіді світло від джерела проходило між зубами обертового колеса і прямувало на дзеркало. Відбитий від нього він повертався назад. Швидкість обертання колеса зростала. Коли вона досягала якогось певного значення, відбитий від дзеркала промінь затримувався зубцем, що перемістився, і спостерігач в цей момент нічого не бачив.

Досвід Фізо

Фізо обчислив швидкість світла в такий спосіб. Світло проходить шлях L від колеса до дзеркала за час, що дорівнює t 1 = 2L/c . Час, за який колесо робить поворот на ½ прорізу, дорівнює t 2 = T/2N , де Т - Період обертання колеса, N - Кількість зубців. Частота обертів v = 1/T . Момент, коли спостерігач не бачить світла, настає при t 1 = t 2 . Звідси отримуємо формулу визначення швидкості світла:

з = 4LNv

Провівши обчислення за цією формулою, Фізо визначив, що з = 313000000 м/с. Цей результат був набагато точнішим.

Арман Іполит Луї Фізо

У 1838 р. французький фізик і астроном Домінік Франсуа Жан Араго запропонував використовувати для обчислення швидкості світла метод обертових дзеркал. Цю ідею здійснив на практиці французький фізик, механік і астроном Жан Бернар Леон Фуко, який отримав в 1862 значення швидкості світла (298 000 000 ± 500 000) м / с.

Домінік Франсуа Жан Араго

У 1891 р. результат американського астронома Саймона Ньюкома виявився на порядок точнішим за результат Фуко. В результаті його обчислень з = (99810000 ± 50000) м / с.

Дослідження американського фізика Альберта Абрахама Майкельсона, який використовував установку з восьмигранним дзеркалом, що обертається, дозволили ще точніше визначити швидкість світла. У 1926 р. вчений виміряв час, за який світло проходило відстань між вершинами двох гір, що дорівнює 35,4 км, і отримав з = (299796000±4 000) м/с.

Найточніший вимір було проведено в 1975 р. Цього ж року Генеральна конференція з мір і ваг рекомендувала вважати швидкість світла, що дорівнює 299 792 458 ± 1,2 м/с.

Від чого залежить швидкість світла

Швидкість світла у вакуумі не залежить від системи відліку, ні від положення спостерігача. Вона залишається постійною величиною, яка дорівнює 299 792 458 ± 1,2 м/с. Але в різних прозорих середовищах ця швидкість буде нижчою за його швидкість у вакуумі. Будь-яке прозоре середовище має оптичну густину. І чим вона вища, тим із меншою швидкістю поширюється в ній світло. Так, наприклад, швидкість світла в повітрі вища за його швидкість у воді, а в чистому оптичному склі менше, ніж у воді.

Якщо світло переходить з менш щільного середовища в щільніше, його швидкість зменшується. А якщо перехід походить з більш щільного середовища в менш щільне, швидкість, навпаки, збільшується. Цим пояснюється, чому світловий промінь відхиляється межі переходу двох середовищ.

Швидкість світла

Світло – це електромагнітні хвилі з довжиною хвилі в діапазоні між 380 і 760 нм, що сприймаються людським оком. Розділ фізики, що вивчає властивості світла та його взаємодію з речовиною, називають оптикою.

Вперше швидкість світла виміряв датський астроном О. Ремер у 1676 році. Реєструючи моменти часу, коли супутник Юпітера Іо виходить із тіні Юпітера, Ремер та його попередники помітили відхилення від періодичності. При віддаленні Землі від Юпітера моменти виходу Іо з тіні Юпітера затримувалися, порівняно з передбаченими, і максимальна затримка становила 1320 с, яка була необхідна поширення світла через орбіту Землі (рис. 17а). За часів Ромера діаметр орбіти Землі вважався приблизно 292 000 000 км. Розділивши цю відстань на 1320 секунд, Ромер отримав, що швидкість світла дорівнює 222 000 км/с. Тепер відомо, що максимальне запізнення затемнень Іо дорівнює 996, а діаметр орбіти Землі становить 300 000 000 км. Якщо внести ці поправки, виходить, що швидкість світла дорівнює 300 000 км/с.

Швидкість світла у лабораторних умовах (без астрономічних спостережень) вперше було виміряно французьким фізиком А.І.Л. Фізо в 1849 за допомогою установки, зображеної на рис. 17б. У цій установці промінь світла джерела 1 падав на напівпроникне дзеркало 2 і відбивався від нього в бік іншого дзеркала 3, що знаходиться на відстані 8,66 км. Промінь, відбитий від дзеркала 3, знову падав на напівпроникне дзеркало 2, проходив через нього і потрапляв у око спостерігача, 5. Між дзеркалами 2 і 3 розміщувалося зубчасте колесо, 4 яке можна було обертати із заданою швидкістю. При цьому зубці колеса, що обертається, розбивали промінь світла на послідовність коротких спалахів - імпульсів світла.

У дослідах Фізо колесо обертали з зростаючої швидкістю, і наставав такий момент, коли світловий імпульс, пройшовши через проміжок між його зубцями і відбившись від дзеркала 3, затримувався зубцем, що перемістився за цей час. І тут спостерігач нічого не бачив. При подальшому прискоренні обертання зубчастого колеса світло знову з'являлося, ставало все яскравішим і, нарешті, досягало максимальної інтенсивності. На зубчастому колесі в дослідах Фізо було 720 зубців, а максимальної інтенсивності світло досягало при 25 обертах на секунду. На підставі цих даних Фізо обчислив швидкість світла, яка дорівнювала 312000 км/с.

Сучасні дослідженняпоказали, що швидкість світла у вакуумі - фундаментальна постійна фізична, рівна 299 792 458 м/с. Швидкість світла позначається буквою c – першою буквою латинського слова celeritas, що означає «швидкість». Як показали досліди, швидкість світла у вакуумі не залежить від швидкості руху джерела світла, ні від швидкості руху спостерігача. Тому за зразок метра прийнято відстань, яка проходить світло у вакуумі за проміжок часу, що дорівнює 1/299792458 секунди. Знання точної величини швидкості світла має велике практичне значення, наприклад, для визначення відстаней за допомогою радіолокації в геодезії та в системах стеження за штучними супутниками Землі та міжпланетними космічними станціями.

Швидкість світла була виміряна у різних прозорих середовищах (повітря, воді та ін.), і виявилося, що у всіх речовинах вона менша, ніж у вакуумі. У природі зі швидкістю світла поширюються як власне видиме світло, а й інші види електромагнітного випромінювання (радіохвилі, рентгенівське проміннята ін.).

Запитання для повторення:

· Хто і як вперше виміряв швидкість світла?

· Як Фізо виміряв швидкість світла.

· Чому приблизно дорівнює швидкість світла?

· Як співвідноситься швидкість світла у вакуумі зі швидкістю світла в інших прозорих середовищах?

Рис. 17. (а) - схематичне зображення Юпітера (1) та його супутника Іо (2), що входить і виходить із тіні (3), а також Землі (4) при її обертанні навколо Сонця; (б) - установка Фізо для вимірювання швидкості світла (1, джерело світла; 2, напівпрозоре дзеркало; 3, дзеркало; 4, зубчасте колесо; 5, око спостерігача).

Обмеження швидкості на більшості автострад від 90 до 110 км. Хоча у вакуумі космічного простору немає дорожніх покажчиків, але й там є обмеження швидкості – це 10,8 млрд кілометрів на годину.

Найбільша швидкість у природі

Це найбільша швидкість світла у природі. Вчені зазвичай наводять швидкість світла за кілометри за секунду - 300 000 кілометрів за секунду. Світло складається з фотонів. Саме вони можуть літати з такою шаленою швидкістю.

Своєрідні частинки - фотони

Вчені називають фотони частинками. Але це дуже своєрідні частки. У них немає маси спокою, тобто у звичайному сенсі у них немає ваги. Важко собі уявити щось таке реальне, що було б чистою енергією і не містило б ні крихти речовини. Фотони є така реальність. порівняти граничну швидкість фотонів з тими швидкостями, які звикли вважати великими.

Космічний корабель, що летить зі швидкістю світла, для стороннього спостерігача не мав би лінійних розмірів. Візьмемо, наприклад, ракету "Піонер", побудовану для польотів за межами Сонячна система. Так от, покидаючи межі Сонячної системи, «Піонер» мав швидкість 60 кілометрів на секунду. Не погано! Відстань від Нью-Йорка до Сан-Франциско міг би покрити за півтори хвилини. Але в порівнянні зі швидкістю фотона в 300 000 кілометрів на секунду, швидкість «Піонера» виглядає просто черепашою. Або подивимося, з якою швидкістю переміщається у просторі Сонце.

Матеріали на тему:

Чому світять зірки?

За той час, що ви читаєте цю пропозицію, Сонце, Земля та інші вісім планет нашої Сонячної системи мчать навколо Чумацького Шляху, як карусельні конячки, зі швидкістю 230 кілометрів на секунду (при цьому самі ми зовсім не помічаємо, що летимо з такою неймовірною швидкістю). Але ця величезна швидкість дуже мала в порівнянні зі швидкістю світла і становить близько одного відсотка.

Швидкість світла та предмети

Якщо розігнати звичайний предмет до світлової швидкості, з ним почнуть відбуватися незвичайні пригоди. При досягненні тілом таких швидкостей спостерігач відзначить зміну лінійних розмірів та маси предмета. Навіть час почне змінюватись. Космічний корабель, що летить зі швидкістю 90 відсотків швидкості світла, зменшиться у розмірі приблизно наполовину. При збільшенні швидкості він зменшуватиметься все сильніше і сильніше, поки при досягненні швидкості світла він не втратить свої лінійні розміри.

ШВИДКІСТЬ СВІТЛА

ШВИДКІСТЬ СВІТЛА

У вільному просторі (вакуумі) з поширення будь-яких електромагнітних хвиль (в т. ч. світлових); одна з фундам. фізичних постійних; є граничною швидкістю поширення будь-яких фіз. впливів (див. ВІДНОСНОСТІ ТЕОРІЯ) та інваріантна при переході від однієї системи відліку до інших. Величина пов'язує масу і повну енергію матеріального тіла; через неї виражаються перетворення координат, швидкостей та часу при зміні системи відліку (Лоренця перетворення); вона входить у багато. ін співвідношення. С. с. в с е д е с "залежить від показника заломлення середовища n, різного для різних частот n випромінювання (Дисперсія світла): с" (n) = c/n (n). Ця залежність призводить до відмінності групової швидкості від фазової швидкості світла в середовищі, якщо йдеться не про монохроматичну сітку (для С. с. у вакуумі ці дві величини збігаються). Експериментально визначаючи с", завжди вимірюють групову С. с. або т. н. швидкість сигналу, або швидкість передачі енергії, тільки в деяких спец. випадках не рівну груповий.

Вперше С. с. визначив у 1676 дат. астроном О. К. Ремер зі зміни проміжків часу між затемненнями супутників Юпітера. У 1728 р. її встановив англ. астроном Дж. Брадлей, виходячи зі своїх спостережень аберації світла зірок. На Землі С. с. першим виміряв – за часом проходження світлом точно відомої відстані (бази) – у 1849 франц. фізик А. І. Л. Фізо. (Показник заломлення повітря дуже мало відрізняється від одиниці, і наземні вимірювання дають величину, дуже близьку до с.) У досвіді Фізо пучок світла від джерела S, відбитий напівпрозорим дзеркалом N, періодично переривався зубчастим диском W, що обертається, проходив базу MN (бл. 8 км) і, відбившись від дзеркала М, повертався до диска (рис. 1). Падаючи при цьому на зубець, не досягав спостерігача, а світло, що потрапило в проміжок між зубцями, можна було спостерігати через Е. За відомими швидкостями обертання диска визначалося проходження світлом бази.

Рис. 1. Визначення швидкості світла шляхом Фізо.

Фізо отримав значення =313300 км/с. У 1862 франц. фізик Ж. Б. Л. Фуко реалізував висловлену в 1838 франц. вченим Д. Араго ідею, застосувавши замість зубчастого диска, що швидко обертається (512 об/с) . Відбиваючись від дзеркала, пучок світла прямував на базу і після повернення знову потрапляв на це ж дзеркало, що встигло повернутися на деякий малий кут (рис. 2). При базі всього 20м Фуко знайшов, що С. с. дорівнює 298 000 ± 500 км/с.

Рис. 2. Визначення швидкості світла методом дзеркала, що обертається (методом Фуко). S – джерело світла; R - дзеркало, що швидко обертається; З - нерухоме увігнуте дзеркало, центр кривизни якого збігається з віссю обертання R (тому світло, відбите З, завжди потрапляє назад на R); М – напівпрозоре дзеркало; L -; Е – окуляр; RС - точно виміряна відстань (база). Пунктиром показано положення R, що змінилося під час проходження світлом шляху RC і назад, і Зворотній хідпучка променів через L. Об'єктив L збирає відбитий пучок у точці S", а не в точці S, як це було б при нерухомому дзеркалі R. Швидкість світла встановлюють, вимірюючи зміщення SS".

Схеми та осн. ідеї дослідів Фізо та Фуко були багаторазово використані в наступних роботах з визначення С. с. Отриманий амер. фізиком А. Майкельсоном (див. Майкельсон Досвід) в 1926 значення c = 299796 ± 4 км / с було тоді найточнішим і увійшло в інтернац. таблиці фіз. величин.

Вимірювання С. с. у 19 ст. зіграли велику роль у фізиці, додатково підтвердивши хвилі. теорію світла (виконане Фуко в 1850 порівняння С. с. однієї і тієї ж частоти v в повітрі та воді показало, що швидкість у воді і=c/n(n), як і передбачала хвильова теорія), а також встановили зв'язок оптики з теорією електромагнетизму – виміряна С. с. збіглася зі швидкістю ел.-магн. хвиль, обчисленої із відношення ел.-магн. та електростатич. одиниць електрич. заряду (досліди нім. фізиків В. Вебера і Р. Кольрауша в 1856 і наступні точніші виміри англ. Дж. К. Максвелла). Цей збіг став одним із відправних пунктів при створенні Максвеллом ел.-магн. теорії світла у 1864-73.

У совр. вимірах С. с. використовується модернізація. метод Фізо (модуляц. метод) із заміною зубчастого колеса на електрооптич., дифракц., інтерференційний або к.-л. інший модулятор світла, що повністю перериває або послаблює (див. МОДУЛЯЦІЯ СВІТЛА). Приймачем випромінювання служить або фотоелектронний помножувач. Застосування лазера в кач-ві джерела світла, УЗ модулятора зі стабілізатором. частотою і підвищення точності вимірювання довжини бази дозволили знизити і отримати значення =299792,5±0,15 км/с. Крім прямих вимірів С. с. за часом проходження відомої бази широко застосовуються т.з. непрямі методи, що дають велику. Так, за допомогою мікрохвильового вакуумування. резонатора (англ. фізик К. Фрум, 1958) при довжині випромінювання l=4 см отримано значення =299792,5±0,1 км/с. Із ще меншою похибкою визначається С. с. як окреме від поділу незалежно знайдених l і n ат. або мовляв. спектральних ліній. Амер. вчений К. Івенсон та його співробітники в 1972 за цезієвим стандартом частоти знайшли з точністю до 11-го знака частоту випромінювання СН4-лазера, а за криптоновим стандартом частоти - його довжину хвилі (бл. 3,3,3 ) та отримали с=299792456,2±0,2 м/с. Однак ці результати потребують подальшого підтвердження. Рішенням Генеральної асамблеї Міжнародного комітету з чисельних даних для науки та техніки – КОДАТА (1973) С. с. у вакуумі прийнято вважати рівною 299792458±1,2 м/с.

Якомога точніше величини з надзвичайно важливими є не тільки в загальнотеоретич. плані та визначення значень ін. фіз. величин, але й для практич. цілей. До них, зокрема, відноситься визначення відстаней за часом проходження радіо-або світлових сигналів у радіолокації, оптичної локації, світлодальнометрії, в системах стеження за ШСЗ тощо.

Фізичний енциклопедичний словник. - М: Радянська енциклопедія. . 1983 .

ШВИДКІСТЬ СВІТЛА

у вільному просторі (вакуумі) - швидкістьрозповсюдження будь-яких електромагнітних хвиль(в т. ч. світлових); одна з фундам. фіз. постійних; є граничною швидкістю поширення будь-яких фіз. впливів (див. Відносності теорія)і інваріантна при переході від однієї системи відліку до іншої.

С. с. у середовищі с"залежить від показника заломлення середовища n, різного для різних частот v випромінювання ( Дисперсія світла):.Ця залежність призводить до відмінності груповий швидкостівід фазової швидкостісвітла в середовищі, якщо мова йде не про монохроматич. світлі (для С. с. у вакуумі ці дві величини збігаються). Експериментально визначаючи с",завжди вимірюють групову С. с. або т.з. скорість сигналу, Вперше С. с. визначив у 1676 О. К. Ремер (О. Ch. Roemer) щодо зміни проміжків часу між затемненнями супутників Юпітера. У 1728 її встановив Дж. Брадлей (J. Bradley), виходячи зі своїх спостережень аберації світла зірок. . (рис. 1), відбитий напівпрозорим дзеркалом N,періодично переривався обертовим зубчастим диском W,проходив базу MN(бл. 8 км) н, відбившись від дзеркала М,повертався до диска. Потрапляючи на зубець, світло не досягало спостерігача, а світло, що потрапило в проміжок між зубцями, можна було спостерігати через окуляр. е.За відомими швидкостями обертання диска визначався час проходження світлом бази. Фізо отримав значення з = 313300 км/с У 1862 Ж . Б. Л. Фуко (J. В. L. Foucault) реалізував висловлену в 1838 ідею Д. Араго (D. Arago), застосувавши замість зубчатого диска дзеркало, що швидко обертається (512 об/с). Відбиваючись від дзеркала, 500 км/с. Схеми та осн. ідеї дослідів Фізо і Фуко були багаторазово використані наступних роботах з визначення С. с. Отримане А. Майкельсон (A.Michelson) (див. Майкельсон досвід)в 1926 значення км/с було тоді найточнішим і увійшло інтернац. таблиці фіз. величин.

Рис. 1. Визначення швидкості світла шляхом Фізо.

Рис. 2. Визначення швидкості світла методом дзеркала, що обертається (методом Фуко): S - джерело світла; R - дзеркало, що швидко обертається; С - нерухоме увігнуте дзеркало, центр якого збігається з віссю обертання Я (тому світло,

Вимірювання С. с. у 19 ст. зіграли велику роль у фізиці, додатково підтвердивши хвильову теорію світла. Виконане Фуко в 1850 р. порівняння С. відповідно до передбачення хвильової теорії. Був також встановлений зв'язок оптики з теорією електромагнетизму: виміряна С. с. збіглася зі швидкістю ел.-магн. хвиль, обчисленої із відношення ел.-магн. та ел.-статич. одиницьелектрич. заряду [досвіди В. Вебера (W. Weber) і Ф. Кольрауша (F. Kohlrausch) у 1856 та наступні більш точні виміри Дж. К. Максвелла (J. С. Maxwell)]. Цей збіг став одним з відправних пунктів при створенні Максвелломв 1864-73 ел.-магн. теорії світла.

У совр. вимірах С. с. використовується модернізація. метод Фізо (модуляц. модуляція світла). Приймачем випромінювання служить фотоелементплі фотоелектронний помножувач.Застосування лазераяк джерело світла, УЗ-модулятора зі стабілізувань. частотою та підвищення точності вимірювання довжини бази дозволили знизити похибки вимірювань та отримати значення км/с. Крім прямих вимірів С. с. за часом проходження відомої бази = 4 см отримано значення км/с. Із ще меншою похибкою визначається С. с. як приватне від поділу незалежно знайдених і v атомарних чи молекулярних спектральних ліній.К. Івенсон (К. Evenson) та його співробітники в 1972 за цезієвим стандартом частоти (див. Квантові стандарти частоти) знайшли з точністю до 11-го знака частоту випромінювання СН 4 -лазера, а за криптоновим стандартом частоти - його довжину хвилі (бл. 3,39 мкм) і отримали ± 0,8 м/с. Рішенням Генеральної асамблеї Міжнародного комітету з чисельних даних для науки і техніки - КОДАТА (1973), що проаналізувала всі наявні дані, їх достовірність та похибка, С. с. у вакуумі прийнято вважати рівною 299792458 ±1,2 м/с.

Якомога більш точний вимір величини з надзвичайно важливим не тільки в загальнотеоретич. плані і визначення значення др. фіз. величин, але і для практич. цілей. До них, зокрема, відноситься визначення відстаней за часом проходження радіо- або світлових сигналів радіолокації, оптичної локації, світлодіодометрії,у системах стеження ШСЗ та ін.

Літ.:Вафіаді Ст Р., Попов Ю. Ст, Швидкість світла та її значення в науці та техніці, Мінськ, 1970; Тейлор Ст, Паркер Ст, Лангенберг Д., Фундаментальні константи і, пров. з англ., М., 1972. А. М.

Фізична енциклопедія. У 5-ти томах. - М: Радянська енциклопедія. Головний редактор А. М. Прохоров. 1988 .

Дивитись що таке "ШВИДКІСТЬ СВІТЛА" в інших словниках:

ШВИДКІСТЬ СВІТЛА, швидкість поширення електромагнітних хвиль. У вакуумі швидкість світла з > 299,79?106 м/с; це гранична швидкість поширення фізичних впливів. У середовищі швидкість світла менша, так, наприклад, у склі в 3 рази, а у воді … Сучасна енциклопедія

Швидкість світла- ШВИДКІСТЬ СВІТЛА, швидкість поширення електромагнітних хвиль. У вакуумі швидкість світла з » 299,79´106 м/с; це гранична швидкість поширення фізичних впливів. У середовищі швидкість світла менша, так, наприклад, у склі в 3 рази, а в… Ілюстрований енциклопедичний словник

Швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль. У вакуумі швидкість світла c = 299792458.1,2 м/с (на 1980). Це гранична швидкість поширення будь-яких фізичних впливів (див. Відносність теорія). У середовищі швидкість світла залежить від нього. Великий Енциклопедичний словник

швидкість світла- швидкість поширення електромагнітного випромінювання. [Збірник термінів, що рекомендуються. Випуск 79. Фізична оптика. Академія наук СРСР. Комітет науково-технічної термінології. 1970 р.] Тематики фізична оптика EN velocity of light DE… Довідник технічного перекладача

ШВИДКІСТЬ СВІТЛА- Одна з основних фундаментальних фізичних постійних (позначається з). С. с. дорівнює швидкості поширення будь-яких електромагнітних хвиль (включаючи і світлові) у вакуумі: с = 299792458 м/с, або заокруглено 300000 км/с = 3∙108 м/с. Величина з… … Велика політехнічна енциклопедія

Сонячному світлу потрібно близько 8 хвилин 19 секунд, щоб досягти Землі Точні значення… Вікіпедія

У вільному просторі (вакуумі) з, швидкість поширення будь-яких електромагнітних хвиль (в т. ч. світлових); одна з фундаментальних фізичних постійних, величезна роль якої в … Велика Радянська Енциклопедія

Швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль. У вакуумі швидкість світла = 299792458 ± 1,2 м/с (на 1980). Це гранична швидкість поширення будь-яких фізичних впливів (див. Відносність теорія). У середовищі швидкість світла залежить від нього. Енциклопедичний словник

швидкість світла- šviesos greitis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. light velocity vok. Lichtgeschwindigkeit, f rus. швидкість світла f pranc. vitesse de la lumière, f … Automatikos terminų žodynas

швидкість світла- šviesos greitis statusas t sritis standartizacija ir metrologija apibrėžtis elektromagnetinių bangų sklidimo laisvoje erdvėje (vakuume) greitis. Tai fizikinė konstanta: c = 299792458 m/s. atitikmenys: англ. speed of light; velocity of light vok … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Книги

• Людина знання. Скарби тонкого світу. Перевищуючи швидкість світла (комплект з 3 книг) (кількість томів: 3), Похабов Олексій Борисович. "Людина знання. Тут було вище 171; Я 187;" . Перед вами 171; книга-перевертень 187;, яка включає в себе два твори, об'єднаних спільною ідеєю і духовними відносинами ...

епіграф
Вчителька запитує: Діти, що найшвидше на світі?
Танечка каже: Найшвидше слово. Тільки сказав, що вже не повернеш.
Ванечка каже: Ні, найшвидше світло.
Тільки натиснув на вимикач, а в кімнаті відразу стало ясно.
А Вовочка заперечує: Найшвидше на світі пронос.
Мені одного разу так закортіло, що ні слова
сказати не встиг, ні світло ввімкнути.

Чи ви коли-небудь замислювалися, чому швидкість світла максимальна, кінцева і постійна в нашому Всесвіті? Це дуже цікаве питання, і відразу, як спойлер, видам страшну таємницю відповіді на нього - ніхто точно не знає, чому. Швидкість світла береться, тобто. подумки приймаєтьсяза константу, і на цьому постулаті, а так само на ідеї, що всі інерційні системи відліку рівноправні Альберт Ейнштейн побудував свою спеціальну теорію відносності, яка вже сто років виводить вчених із себе, дозволяючи Ейнштейну безкарно показувати світові мову і посміхатися в труні свині, яку він підклав усьому людству.

Але чому, власне, вона така стала, така максимальна і така кінцева відповіді так і немає, це лише аксіома, тобто. прийняте на віру твердження, що підтверджується спостереженнями та здоровим глуздом, але ніяк нізвідки логічно чи математично не виводиться. І цілком імовірно, що не таке вже й вірне, проте ніхто досі не зміг його спростувати жодним досвідом.

У мене є свої міркування з цього приводу, про них пізніше, а поки просто, на пальцях™Спробую відповісти хоча б на одну частину - що означає швидкість світла "постійна".

Ні, я не вантажитиму вас уявними експериментами, що буде якщо в ракеті, що летить зі швидкістю світла, включити фари і т.д., зараз трохи не про це.

Якщо ви подивіться у довіднику чи вікіпедії, швидкість світла у вакуумі визначена як фундаментальна фізична константа, яка точнодорівнює 299792458 м/с. Ну, тобто якщо говорити приблизно, це буде близько 300 000 км/с, а от якщо прям точно- 299 792 458 метрів за секунду.

Здавалося б, звідки така точність? Будь-яка математична чи фізична константа, що не візьми, хоч Пі, хоч підстава натурального логарифму е, хоч гравітаційна постійна G, або постійна Планка h, завжди містять якісь цифри після коми. У Пі цих знаків після коми на сьогоднішній момент відомо близько 5 трильйонів (хоча якийсь фізичний зміст, мають тільки перші 39 цифр), гравітаційна постійна сьогодні визначена як G ~ 6,67384(80)x10 -11 , а постійна Планка h~ 6.62606957 (29) x10 -34.

Швидкість світла у вакуумі становить рівно 299 792 458 м/с, ні сантиметром більше, ні наносекундою менше. Бажаєте дізнатися, звідки така точність?

Почалося все як завжди з давніх греків. Науки як такої в сучасному розумінні цього слова у них не існувало. Філософи стародавньої Греціїтому і називалися філософами, бо спочатку вигадували якусь хрень у себе в голові, а потім за допомогою логічних висновків (а іноді й реальних фізичних дослідів) намагалися довести її чи спростувати. Однак використання реально існуючих фізичних вимірів і феноменів вважалися у них доказами "другого сорту", які не йдуть в жодне порівняння з першосортними логічними висновками одержуваними висновками прямо з голови.

Першим, хто задумався про існування у світла власної швидкості, вважають філософа Емпідокла, який заявляв, що світло є рух, а рух повинен мати швидкість. Йому заперечував Аристотель, який стверджував, що світло це просто присутність чогось у природі і все. І нічого нікуди не рухається. Але це що! Евклід із Птолемеєм так ті взагалі вважали, що світло випромінюється з наших очей, а потім падає на предмети, і тому ми їх бачимо. Коротше древні греки тупили як могли, поки їх завоювали такі ж древні римляни.

У середньовіччі більшість вчених продовжували вважати, що швидкість поширення світла нескінченна, серед яких були, скажімо, Декарт, Кеплер і Ферма.

Але деякі, наприклад Галілей, вірили, що світло має швидкість, а значить її можна виміряти. Широко відомий досвід Галілея, який запалював лампу і світив помічникові, що знаходиться від Галілея за кілька кілометрів. Побачивши світ, помічник запалював свою лампу, і Галілей намагався виміряти затримку між цими моментами. Природно в нього нічого не виходило, і зрештою він змушений був написати у своїх творах, що якщо світло має швидкість, то вона надзвичайно велика і не піддається виміру людськими зусиллями, а тому можна вважати її нескінченною.

Перший документальний вимір швидкості світла приписується датському астроному Олафу Ремеру в 1676 році. До цього року астрономи, озброєні підзорними трубами того самого Галілея, спостерігали за супутниками Юпітера і навіть вирахували періоди їх обертання. Вчені визначили, що найближчий до Юпітера супутник Іо має період обертання приблизно 42 години. Однак Ремер зауважив, що іноді Іо з'являється через Юпітера на 11 хвилин раніше за певний час, а іноді на 11 хвилин пізніше. Як виявилося, Іо з'являється раніше в ті періоди, коли Земля, обертаючись навколо Сонця, наближається до Юпітера на мінімальну відстань і відстає на 11 хвилин тоді, коли Земля знаходиться в протилежному місці орбіти, а значить знаходиться від Юпітера далі.

Тупо поділивши діаметр земної орбіти (а він у ті часи був уже більш-менш відомий) на 22 хвилини Ремер отримав швидкість світла 220 000 км/с, приблизно на третину, не дорахувавшись до справжнього значення.

У 1729 році англійський астроном Джеймс Бредлі, спостерігаючи за паралаксом(невеликим відхиленням розташування) зірки Етамін (Гама Дракона) відкрив ефект аберації світла, тобто. зміна становища на небосхилі найближчих до нас зірок через рух Землі навколо Сонця.

З ефекту аберації світла, виявленого Бредлі, також можна вивести, що світло має кінцеву швидкість поширення, за що Бредлі і вхопився, обчисливши її рівною приблизно 301 000 км/с, що вже в межах точності 1% від відомої сьогодні величини.

Потім були всі уточнюючі виміри іншими вченими, але оскільки вважалося, що світло є хвиля, а хвиля не може поширюватися сама по собі, потрібно щоб щось "хвилювалося", виникла ідея існування "світлоносного ефіру", виявлення якого з тріском провалило американський фізикАльберт Майкельсон. Жодного світлоносного ефіру він не виявив, але в 1879 році уточнив швидкість світла до 299 910 ± 50 км/с.

Приблизно в цей час Максвелл публікує свою теорію електромагнетизму, отже швидкість світла можна не тільки безпосередньо вимірювати, а й виводити зі значень електричної і магнітної проникності, що було зроблено уточнивши значення швидкості світла до 299 788 км/с 1907м року.

Нарешті Ейнштейн заявив, що швидкість світла у вакуумі – константа і не залежить взагалі ні від чого. Навпаки, все інше - складання швидкостей та знаходження правильних систем відліку, ефекти уповільнення часу та зміни відстаней при русі з великими швидкостями та ще безліч інших релятивістських ефектів залежать від швидкості світла (бо вона входить у всі формули як константа). Коротше, все у світі відносно, а швидкість світла і є та величина, щодо якої відносні всі інші речі нашому світі. Тут, можливо, слід віддати пальму першості Лоренцу, але не будемо меркантильні, Ейнштейн так Ейнштейн.

Точне визначення значення цієї константи тривало все 20 століття, з кожним десятиліттям вчені знаходили все більше цифр, після комиу швидкості світла, поки в їхніх головах не почали зароджуватися невиразні підозри.

Все більш і більш точно визначаючи, скільки метрів у вакуумі світло проходить за секунду, вчені почали замислюватися, а що це ми всі в метрах міряємо? Адже зрештою, метр це просто довжина якоїсь платино-іридієвої палиці, яку хтось забув у музеї під Парижем!

А спочатку ідея запровадження стандартного метра здавалася чудовою. Щоб не мучитися з ярдами, футами та іншими косими сажнями, французами в 1791 році було вирішено прийняти за стандартну міру довжини одну десятимільйонну частину відстані від Північного Полюса до екватора по меридіану, що проходить через Париж. Виміряли цю відстань з точністю, доступною на той час, відлили палицю з платино-іридієвого (точніше спочатку латунного, потім платиного, а вже потім платино-іридієвого) сплаву і поклали в цю паризьку палату мір і терезів, як зразок. Чим далі, тим більше з'ясовується, що земна поверхня змінюється, материки деформуються, меридіани зрушуються і на одну десятимільйонну частину забили, а стали вважати метром саме довжину палицю, що лежить у кришталевій труні паризького "мавзолею".

Таке ідолопоклонництво не личить справжньому вченому, тут вам не Червона Площа(!), і в 1960 році було вирішено спростити поняття метра до цілком очевидного визначення - метр точно дорівнює 1 650 763,73 довжин хвиль, що випускаються переходом електронів між енергетичними рівнями 2p10 5d5 незбудженого ізотопу елемента Криптон-86 у вакуумі. Ну, куди ще ясніше?

Так тривало 23 роки, при цьому швидкість світла у вакуумі вимірювалася з дедалі більшою точністю, поки в 1983 році нарешті навіть до самих упертих ретроградів дійшло, що швидкість світла і є найточнішою і ідеальною константою, а не якоюсь там. ізотоп криптону. І все було вирішено перевернути з ніг на голову (точніше, якщо замислитися, вирішено було все перевернути назад з голови на ноги), тепер швидкість світла з- справжня константа, а метр це відстань, яка проходить світло у вакуумі за (1/299 792 458) секунди.

Реальне значення швидкості світла продовжує уточнюватись і в наші дні, але що цікаво – з кожним новим досвідом вчені не швидкість світла уточнюють, а справжню довжину метра. І чим більш точно буде знайдено швидкість світла в найближчі десятиліття, тим точніший метр ми отримаємо.

А не навпаки.

Ну, а тепер повернемось до наших баранів. Чому ж швидкість світла у вакуумі нашого Всесвіту максимальна, кінцева та постійна? Я це розумію так.

Всім відомо, що швидкість звуку в металі, та й практично в будь-якому твердому тілі набагато вища за швидкість звуку в повітрі. Перевірити це дуже легко, варто прикласти вухо до рейки, і можна буде почути звуки поїзда, що наближається, набагато раніше, ніж по повітрю. Чому так? Очевидно, що звук по суті, той самий, і швидкість його поширення залежить від середовища, від конфігурації молекул, з яких це середовище складається, від його щільності, від параметрів її кристалічних ґрат- Коротше від поточного стану того медіуму, яким звук передається.

І хоча від ідеї світлоносного ефіру давно вже відмовилися, вакуум, яким відбувається поширення електромагнітних хвиль, це не зовсім пряме абсолютне ніщо, яким би порожнім він нам не здавався.

Я розумію, що аналогія трохи притягнута за вуха, ну адже на пальцях™ж! Саме в якості доступної аналогії, а жодною мірою не як прямий перехід від одного набору фізичних законів до інших, я лише прошу уявити, що в чотиривимірну метрику простору-часу, яку ми по душевній доброті називаємо вакуумом, вшита швидкість поширення електромагнітних (і взагалі будь-яких, включаючи глюонні та гравітаційні) коливань, як у рейці "вшита" швидкість звуку в сталі. Звідси і танцює.

UPD: До речі, "читачам із зірочкою" пропоную пофантазувати, чи залишається швидкість світла постійною в "непростому вакуумі". Наприклад вважається, що з енергіях порядку температури 10 30 До, вакуум припиняє просто кипіти віртуальними частинками, а починає " википати " , тобто. тканина простору розвалюється на шматки, планківські величини розмиваються і втрачають свій фізичний зміст і т.д. Чи швидкість світла в подібному вакуумі все ще дорівнюватиме c, чи це започаткує нову теорію "релятивістського вакууму" з поправками на кшталт лоренцевських коефіцієнтів при екстремальних швидкостях? Не знаю, не знаю, час покаже...