Kdo nejprve určil rychlost světla laboratorní metodou. Jak byla měřena rychlost světla a jaká je její skutečná hodnota

Rychlost světla je vzdálenost, kterou světlo urazí za jednotku času. Tato hodnota závisí na látce, ve které světlo prochází.

Ve vakuu je rychlost světla 299 792 458 m / s. Toto je nejrychlejší rychlost, jaké lze dosáhnout. Při řešení problémů, které nevyžadují zvláštní přesnost, se tato hodnota rovná 300 000 000 m / s. Předpokládá se, že při rychlosti světla ve vakuu všechny typy elektromagnetická radiace: rádiové vlny, infračervené záření, viditelné světlo, ultrafialové záření, rentgenové záření, gama záření. Určete to dopisem z .

Jak byla určena rychlost světla

V dávných dobách vědci věřili, že rychlost světla je nekonečná. Později ve vědecké komunitě začaly diskuse o této otázce. Kepler, Descartes a Fermat souhlasili s názorem starověkých učenců. A Galileo a Hooke věřili, že i když je rychlost světla velmi vysoká, stále má konečnou hodnotu.

Galileo Galilei

Jedním z prvních, kdo se pokusil změřit rychlost světla, byl italský vědec Galileo Galilei. Během experimentu byli on a jeho asistent na různých kopcích. Galileo otevřel okenice na své lucerně. V okamžiku, kdy asistent viděl toto světlo, musel udělat to samé s baterkou. Čas, který trvalo, než se světlo dostalo z Galileo k asistentovi a zpět, se ukázalo být tak krátké, že si Galileo uvědomil, že rychlost světla je velmi vysoká a na tak malou vzdálenost je nemožné ji měřit, protože světlo se šíří téměř okamžitě. A čas, který zaznamenal, ukazuje pouze rychlost reakce člověka.

Poprvé byla rychlost světla stanovena v roce 1676 dánským astronomem Olafem Römerem pomocí astronomických vzdáleností. Pozorováním dalekohledu zatmění Jupiterova měsíce Io zjistil, že jak se Země vzdaluje od Jupitera, každé další zatmění nastane později, než bylo vypočítáno. Maximální zpoždění, když se Země pohybuje na druhou stranu Slunce a vzdaluje se od Jupitera ve vzdálenosti rovnající se průměru oběžné dráhy Země, je 22 hodin. Přestože přesný průměr Země nebyl v té době znám, vědec vydělil jeho přibližnou hodnotu o 22 hodin a získal hodnotu asi 220 000 km / s.

Olaf Roemer

Výsledek získaný Roemerem způsobil mezi vědci podezření. Ale v roce 1849 měřil francouzský fyzik Armand Hippolyte Louis Fizeau rychlost světla pomocí metody rotující závěrky. V jeho experimentu prošlo světlo ze zdroje mezi zuby rotujícího kola a směřovalo k zrcadlu. Odražený od něj se vrátil zpět. Rychlost otáčení kola se zvýšila. Když dosáhl určité hodnoty, paprsek odražený od zrcadla byl zpožděn posunutým zubem a pozorovatel v tu chvíli nic neviděl.

Fizeauova zkušenost

Fizeau vypočítal rychlost světla následovně. Světlo cestuje L z kola do zrcadla v čase rovném t 1 \u003d 2 l / c ... Čas potřebný k otočení kola o ½ zářezu je t 2 \u003d T / 2N kde T - doba otáčení kola, N - počet zubů. Frekvence otáčení v \u003d 1 / T ... Okamžik, kdy pozorovatel nevidí světlo, nastane, když ti \u003d t2 ... Odtud dostaneme vzorec pro určení rychlosti světla:

c \u003d 4LNv

Po provedení výpočtů pomocí tohoto vzorce to Fizeau určil z \u003d 313 000 000 m / s. Tento výsledek byl mnohem přesnější.

Armand Hippolyte Louis Fizeau

V roce 1838 navrhl francouzský fyzik a astronom Dominique François Jean Arago použít k výpočtu rychlosti světla metodu rotujících zrcadel. Tuto myšlenku uskutečnil francouzský fyzik, mechanik a astronom Jean Bernard Léon Foucault, který v roce 1862 získal hodnotu rychlosti světla (298 000 000 ± 500 000) m / s.

Dominique Francois Jean Arago

V roce 1891 se výsledek amerického astronoma Simona Newcomba ukázal být řádově přesnější než výsledek Foucault. V důsledku jeho výpočtů z \u003d (99 810 000 ± 50 000) m / s.

Výzkum amerického fyzika Alberta Abrahama Michelsona, který použil instalaci s rotujícím oktaedrickým zrcadlem, umožnil ještě přesněji určit rychlost světla. V roce 1926 měřil vědec čas potřebný k tomu, aby světlo urazilo vzdálenost mezi vrcholky dvou hor, rovnou 35,4 km, a obdržel z \u003d (299 796 000 ± 4 000) m / s.

Nejpřesnější měření bylo provedeno v roce 1975. Ve stejném roce doporučila Generální konference pro váhy a míry, aby rychlost světla byla považována za rovnou 299 792 458 ± 1,2 m / s.

Co určuje rychlost světla

Rychlost světla ve vakuu nezávisí ani na referenčním rámci, ani na poloze pozorovatele. Zůstává konstantní na 299 792 458 ± 1,2 m / s. Ale v různých transparentních médiích bude tato rychlost nižší než rychlost ve vakuu. Jakékoli průhledné médium má optickou hustotu. A čím je vyšší, tím menší rychlost se v něm šíří světlo. Například rychlost světla ve vzduchu je vyšší než rychlost ve vodě a v čistém optickém skle je nižší než ve vodě.

Pokud světlo přechází z méně hustého média do hustšího, jeho rychlost klesá. A pokud dojde k přechodu od hustšího média k méně hustému, rychlost se naopak zvýší. To vysvětluje, proč je světelný paprsek vychýlen na rozhraní mezi dvěma médii.

Umělecké vystoupení kosmická loďskákání na „rychlost světla“. Uznání: NASA / Glenn Research Center.

Od starověku se filozofové a vědci snažili porozumět světlu. Kromě toho, když se pokoušeli určit její základní vlastnosti (tj. Z čeho je vyrobena - částice nebo vlna atd.), Také se snažili provést konečná měření toho, jak rychle se pohybuje. Vědci to dělají již od konce 17. století a se zvýšenou přesností.

Přitom získali lepší porozumění mechanice světla a důležité roli, kterou hraje ve fyzice, astronomii a kosmologii. Jednoduše řečeno, světlo cestuje neuvěřitelnou rychlostí a je to nejrychleji se pohybující objekt ve vesmíru. Jeho rychlost je konstantní a neproniknutelná bariéra a používá se jako míra vzdálenosti. Jak rychle se to ale pohybuje?

Rychlost světla:

Světlo se pohybuje konstantní rychlostí 1 079 252 848,8 km / h (1,07 miliardy). To ukazuje na 299 792 458 m / s. Položme všechno na své místo. Pokud byste mohli cestovat rychlostí světla, mohli byste obejít planetu asi sedm a půlkrát za sekundu. Mezitím muž létající z průměrná rychlost 800 km / h, obeplutí planety by trvalo více než 50 hodin.

Ilustrace zobrazující vzdálenost, kterou světlo cestuje mezi Zemí a Sluncem. Kredit: LucasVB / Public Domain.

Zvažte to z astronomického hlediska, průměrná vzdálenost je od 384 398,25 km. Světlo proto prochází tuto vzdálenost asi za sekundu. Průměr je zatím 149 597 886 km, což znamená, že jí cesta trvá jen asi 8 minut.

Není tedy divu, proč je rychlost světla metrikou používanou k určení astronomických vzdáleností. Když řekneme, že hvězda jako je 4,25 světelných let daleko, máme na mysli, že bude trvat asi 4 roky a 3 měsíce, než se tam dostane konstantní rychlostí 1,07 miliardy km / h. Jak jsme ale dospěli k této velmi specifické hodnotě rychlosti světla?

Historie studia:

Až do 17. století byli vědci přesvědčeni, že světlo cestuje konečnou rychlostí nebo okamžitě. Od dob starověkých Řeků až po středověké islámské teology a učence moderní doby se vedly debaty. Ale dokud se neobjevila práce dánského astronoma Ole Roemera (1644-1710), ve kterém byla provedena první kvantitativní měření.

V roce 1676 Roemer poznamenal, že období nejvnitřnějšího měsíce Jupitera Io se zdálo být kratší, když se Země přiblížila k Jupiteru, než když ustoupila. Z toho dospěl k závěru, že světlo se pohybuje konečnou rychlostí a odhaduje se, že trvá asi 22 minut, než projde průměrem oběžné dráhy Země.

Profesor Albert Einstein navštěvuje 11. přednášku Josiah Willarda Gibbse na Carnegie Institute of Technology 28. prosince 1934, kde vysvětluje svou teorii, že hmota a energie jsou jedno a to samé různé formy... Kredit: AP Photo.

Christian Huygens použil tento odhad a v kombinaci s odhadem průměru oběžné dráhy Země dospěl k odhadu 220 000 km / s. Isaac Newton také hovořil o výpočtech Roemera ve své klíčové práci Optics, 1706. Opravil vzdálenost mezi Zemí a Sluncem a vypočítal, že bude trvat světlo sedm nebo osm minut, než se bude cestovat z jednoho do druhého. V obou případech došlo k relativně malé chybě.

Pozdější měření francouzských fyziků Hippolyte Fizeau (1819-1896) a Léon Foucault (1819-1868) tato čísla zpřesnila, což vedlo k hodnotě 315 000 km / s. A do druhé poloviny 19. století si vědci uvědomili souvislost mezi světlem a elektromagnetismem.

Toho bylo dosaženo fyziky měřením elektromagnetických a elektrostatických nábojů. Poté zjistili, že číselná hodnota byla velmi blízká rychlosti světla (měřeno Fizeauem). Na základě jeho vlastní práce, který ukázal, že elektromagnetické vlny se šíří v prázdném prostoru, navrhl německý fyzik Wilhelm Eduard Weber, že světlo je elektromagnetická vlna.

Další velký průlom přišel na počátku 20. století. Ve svém článku nazvaném „O elektrodynamice pohybujících se těles“ Albert Einstein tvrdí, že rychlost světla ve vakuu, měřená pozorovatelem s konstantní rychlostí, je stejná ve všech setrvačných referenčních rámcích a nezávisí na pohybu zdroje nebo pozorovatele.

Laserový paprsek prosvítající sklenicí vody ukazuje, kolik změn prochází, když prochází ze vzduchu do skla, do vody a zpět do vzduchu. Uznání: Bob King.

Vezmeme-li toto tvrzení a Galileův princip relativity jako základ, odvodil Einstein speciální teorii relativity, ve které je rychlost světla ve vakuu (c) základní konstantou. Před tím byla dohoda mezi vědci v tom, že vesmír byl naplněn „luminiferous ether“, který je zodpovědný za jeho šíření - tj. světlo pohybující se pohybujícím se médiem se bude pohybovat v ocasu média.

To zase znamená, že měřená rychlost světla by byla prostým součtem jeho rychlosti v médiu plus rychlosti tohoto média. Einsteinova teorie však učinila koncept stacionárního éteru zbytečným a změnila koncept prostoru a času.

Ona (teorie) nejen propagovala myšlenku, že rychlost světla je ve všech setrvačných rámcích stejná, ale také navrhla, že dojde k velkým změnám, když se věci přiblíží rychlosti světla. Patří mezi ně časoprostorový snímek pohybujícího se tělesa, které se zpomaluje, a směr pohybu, když k měření dochází z pohledu pozorovatele (tj. Relativistická časová dilatace, kdy se čas zpomaluje s přiblížením rychlosti světla).

Jeho pozorování také souhlasí s Maxwellovými rovnicemi pro elektřinu a magnetismus se zákony mechaniky, zjednodušují matematické výpočty odklonem od nesouvisejících argumentů jiných vědců a souhlasí s přímým pozorováním rychlosti světla.

Jak podobné jsou hmota a energie?

Ve druhé polovině 20. století stále přesnější měření pomocí laserových interferometrů a rezonančních dutin dále zpřesňovaly odhady rychlosti světla. Do roku 1972 skupina v americkém Národním úřadu pro standardy v Boulderu v Coloradu používala laserovou interferometrii k dosažení aktuálně přijímané hodnoty 299 792 458 m / s.

Role v moderní astrofyzice:

Einsteinova teorie, že rychlost světla ve vakuu nezávisí na pohybu zdroje a setrvačném referenčním rámci pozorovatele, byla od té doby vždy potvrzena mnoha experimenty. Rovněž stanoví horní hranici rychlosti, jakou se mohou ve vakuu šířit všechny nehmotné částice a vlny (včetně světla).

Jedním z výsledků je to, že kosmologové nyní pohlížejí na prostor a čas jako na jednu strukturu známou jako časoprostor, ve které lze pomocí rychlosti světla určit význam obou (tj. světelné roky, světelné minuty a světelné sekundy). Může se také stát měření rychlosti světla důležitý faktor při určování zrychlení rozpínání vesmíru.

Na počátku 20. let 20. století se vědci a astronomové pomocí pozorování Lemaitera a Hubbla dozvěděli, že vesmír se rozpíná od počátečního bodu. Hubble si také všiml, že čím dále je galaxie, tím rychleji se pohybuje. To, co se nyní nazývá Hubbleova konstanta, je rychlost rozpínání vesmíru, která je 68 km / s na megaparsec.

Jak rychle se vesmír rozpíná?

Tento jev, představený teoreticky, znamená, že některé galaxie se mohou skutečně pohybovat rychleji než rychlost světla, což může omezit to, co vidíme v našem vesmíru. Ve skutečnosti by galaxie pohybující se rychleji, než je rychlost světla, překročily „horizont kosmologických událostí“, kde již pro nás nejsou viditelné.

Kromě toho v 90. letech měření červeného posunu ve vzdálených galaxiích ukázala, že rozpínání vesmíru se v posledních několika miliardách let zrychlovalo. To vedlo k teorii „temné energie“, kdy neviditelná síla řídí expanzi samotného prostoru, spíše než objekty, které se v něm pohybují (bez omezení rychlosti světla nebo narušení relativity).

Spolu se speciálními a obecná teorie relativity, moderní hodnota rychlosti světla ve vakuu byla vytvořena z kosmologie, kvantové mechaniky a standardního modelu částicové fyziky. Zůstává konstantní, pokud jde o horní hranici, s níž se mohou bezhmotné částice pohybovat, a zůstává nedosažitelnou bariérou pro částice s hmotou.

Možná jednoho dne najdeme způsob, jak překonat rychlost světla. Dokud nebudeme praktické nápady o tom, jak by se to mohlo stát, to vypadá, že chytré peníze na technologii nám umožní obejít zákony časoprostoru, buď vytvořením warp bublin (aka warp drive Alcubierre) nebo tunelováním skrz ně (aka. červí díry).

Co jsou červí díry?

Do té doby se budeme muset jednoduše uspokojit s vesmírem, který vidíme, a držet se zkoumání části, které lze dosáhnout pomocí konvenčních metod.

Název článku, který jste četli „Jaká je rychlost světla?“.

V roce 1676 provedl dánský astronom Ole Römer první hrubý odhad rychlosti světla. Roemer si všiml mírného rozporu v délce zatmění Jupiterových satelitů a dospěl k závěru, že pohyb Země, buď blížící se k Jupiteru nebo se od něj vzdalující, mění vzdálenost, kterou musí světlo odražené od satelitů cestovat.

Po měření velikosti této odchylky Roemer vypočítal, že rychlost světla je 219 911 kilometrů za sekundu. V pozdějším experimentu v roce 1849 zjistil francouzský fyzik Armand Fizeau rychlost světla na 312873 kilometrů za sekundu.

Jak je znázorněno na obrázku výše, experimentální nastavení Fizeau sestávalo ze zdroje světla, z průsvitného zrcadla, které odráží pouze polovinu světla dopadajícího na něj, a umožnilo zbytku projít za rotující ozubené kolo a stacionární zrcadlo. Když světlo zasáhlo průsvitné zrcadlo, odrazilo se to na ozubeném kole, které rozdělovalo světlo na paprsky. Po průchodu systémem zaostřovacích čoček se každý světelný paprsek odrazil od stacionárního zrcadla a vrátil se zpět k ozubenému kolu. Přesným měřením rychlosti otáčení, při které ozubené kolo blokovalo odražené paprsky, dokázal Fizeau vypočítat rychlost světla. Jeho kolega Jean Foucault o rok později tuto metodu vylepšil a zjistil, že rychlost světla je 297 878 \u200b\u200bkilometrů za sekundu. Tato hodnota se málo liší od současné hodnoty 299 792 kilometrů za sekundu, která se vypočítá vynásobením vlnové délky a frekvence laserového záření.

Fizeauův experiment

Jak je znázorněno na obrázcích výše, světlo se pohybuje dopředu a dozadu stejnou vzdáleností mezi zuby kola, pokud se otáčí pomalu (obrázek dole). Pokud se kolo rychle točí (horní obrázek), sousední ozubené kolo blokuje vracející se světlo.

Výsledky Fizeau

Umístěním zrcadla 8,64 km od ozubeného kola Fizeau určil, že rychlost otáčení ozubeného kola potřebná k zablokování zpětného světelného paprsku byla 12,6 otáček za sekundu. Znát tato čísla, stejně jako vzdálenost ujetou světlem a vzdálenost, kterou zařízení muselo urazit, aby zablokovalo světelný paprsek (rovná se šířce mezery mezi zuby kola), vypočítal, že světelnému paprsku trvalo 0,000055 sekundy vzdálenost od rychlostního stupně k zrcátku a zpět. Vydělením této doby celkovou vzdáleností 17,28 kilometrů ujetých světlem získal Fizeau pro svou rychlost hodnotu 312873 kilometrů za sekundu.

Foucaultův experiment

V roce 1850 francouzský fyzik Jean Foucault zdokonalil Fizeauovu techniku \u200b\u200bnahrazením ozubeného kola rotujícím zrcadlem. Světlo ze zdroje se dostalo k pozorovateli pouze tehdy, když zrcadlo udělalo celou 360 ° otáčku během časového intervalu mezi odletem a návratem světelného paprsku. Pomocí této metody získal Foucault pro rychlost světla hodnotu 297 878 \u200b\u200bkilometrů za sekundu.

Poslední akord v měření rychlosti světla.

Vynález laserů umožnil fyzikům měřit rychlost světla s mnohem větší přesností než kdykoli předtím. V roce 1972 vědci z Národního institutu pro standardy a technologii pečlivě změřili vlnovou délku a frekvenci laserového paprsku a zaznamenali rychlost světla, produkt těchto dvou proměnných, na 299 792 458 metrů za sekundu (186 282 mil za sekundu). Jedním z důsledků této nové dimenze bylo rozhodnutí Generální konference váh a měr přijmout vzdálenost, kterou světlo urazí za 1/299792458 jako referenční metr (3,3 stopy). Rychlost světla, nejdůležitější základní konstanta ve fyzice, se tedy nyní počítá s velmi vysokou spolehlivostí a referenční měřič lze určit mnohem přesněji než kdykoli předtím.

Dlouho předtím, než vědci změřili rychlost světla, museli tvrdě pracovat na definování samotného pojmu „světlo“. Jedním z prvních, kdo o tom přemýšlel, byl Aristoteles, který považoval světlo za nějaký druh mobilní látky šířící se ve vesmíru. Jeho starorímský kolega a následovník Lucretius Carus trval na atomové struktuře světla.

NA XVII století vytvořily dvě hlavní teorie podstaty světla - korpuskulární a vlnové. Jedním z přívrženců prvního byl Newton. Podle jeho názoru všechny světelné zdroje emitují nejmenší částice. V procesu „letu“ vytvářejí světelné čáry - paprsky. Jeho oponent, nizozemský vědec Christian Huygens, trval na tom, že světlo je druh vlnového pohybu.

V důsledku staletých sporů se vědci shodli: obě teorie mají právo na život a světlo je spektrum elektromagnetických vln viditelných pro oko.

Trochu historie. Jak byla měřena rychlost světla

Většina vědců starověku byla přesvědčena, že rychlost světla je nekonečná. Výsledky studií Galileo a Hooke však připustily svou mez, kterou v 17. století jasně potvrdil vynikající dánský astronom a matematik Olaf Roemer.

První měření provedl pozorováním zatmění Io, satelitu Jupitera v době, kdy se Jupiter a Země nacházely na opačných stranách Slunce. Roemer zaznamenal, že když se Země vzdálila od Jupiteru ve vzdálenosti rovnající se průměru oběžné dráhy Země, změnila se doba zpoždění. Maximální hodnota byla 22 minut. Na základě výpočtů dostal rychlost 220 000 km / s.

O 50 let později, v roce 1728, anglický astronom J. Bradley díky objevu aberace „vylepšil“ toto číslo na 308 000 km / s. Později rychlost světla měřili francouzští astrofyzici François Argo a Leon Foucault, kteří na „výjezdu“ dostali 298 000 km / s. Ještě přesnější techniku \u200b\u200bměření navrhl tvůrce interferometru, slavný americký fyzik Albert Michelson.

Michelsonův experiment při určování rychlosti světla

Pokusy trvaly od roku 1924 do roku 1927 a sestávaly z 5 sérií pozorování. Podstata experimentu byla následující. Světelný zdroj, zrcadlo a rotující oktaedrický hranol byly instalovány na Mount Wilson v blízkosti Los Angeles a po 35 km na Mount San Antonio - zrcadlo odrážející. Nejprve světlo procházející čočkou a štěrbinou dopadalo na hranol rotující pomocí vysokorychlostního rotoru (rychlostí 528 ot / s).

Účastníci experimentů mohli upravit rychlost otáčení tak, aby byl v okuláru jasně viditelný obraz světelného zdroje. Protože byla známa vzdálenost mezi vrcholy a rychlostí otáčení, určil Michelson hodnotu rychlosti světla - 299796 km / s.

Vědci se nakonec rozhodli rychlostí světla ve druhé polovině 20. století, kdy byly vytvořeny masery a lasery, které se vyznačovaly nejvyšší stabilitou frekvence záření. Na začátku 70. let klesla chyba měření na 1 km / s. Výsledkem bylo, že na základě doporučení XV. Generální konference o vahách a mírách konané v roce 1975 bylo rozhodnuto předpokládat, že rychlost světla ve vakuu je nyní rovna 299792,458 km / s.

Je pro nás rychlost světla dosažitelná?

Je zřejmé, že průzkum vzdálených koutů vesmíru je nemyslitelný, aniž by kosmické lodě letěly velkou rychlostí. Je žádoucí rychlostí světla. Ale je to možné?

Bariéra rychlosti světla je jedním z důsledků teorie relativity. Jak víte, zvýšení rychlosti vyžaduje zvýšení energie. Rychlost světla bude vyžadovat téměř nekonečnou energii.

Bohužel, zákony fyziky jsou kategoricky proti. Při rychlosti kosmické lodi 300 000 km / s se částice letící k ní, například atomy vodíku, změní ve smrtící zdroj silného záření rovnající se 10 000 sievert / s. Je to stejné jako být uvnitř Velkého hadronového urychlovače.

Podle vědců z Johns Hopkins University neexistuje v přírodě odpovídající ochrana před takovým obludným kosmickým zářením. Eroze z účinků mezihvězdného prachu dokončí zničení lodi.

Dalším problémem rychlosti světla je dilatace času. Současně bude stáří mnohem delší. Zorné zorné pole bude také zakřivené, v důsledku čehož trajektorie lodi projde jako by uvnitř tunelu, na jehož konci uvidí posádka zářivý záblesk. Absolutní tma tónu zůstane za lodí.

V blízké budoucnosti bude tedy lidstvo muset omezit své vysokorychlostní „chutě“ na 10% rychlosti světla. To znamená, že nejbližší hvězdě k Zemi - Proxima Centauri (4,22 světelných let) bude trvat asi 40 let, než poletí.

Opravdu, jak? Jak měřit nejvyšší rychlost během Vesmír v našich skromných podmínkách na Zemi? Už si to nemusíme lámat hlavu - koneckonců po několik století na této problematice pracovalo tolik lidí a vyvíjeli metody měření rychlosti světla. Začněme příběh v pořádku.

Rychlost světla - rychlost šíření elektromagnetických vln ve vakuu. Je označen latinským písmenem c... Rychlost světla je přibližně 300 000 000 m / s.

Zpočátku nikdo nepřemýšlel o měření rychlosti světla. Existuje světlo - to je skvělé. V éře starověku převládal mezi učenými filozofy názor, že rychlost světla je nekonečná, tj. Okamžitá. Pak to bylo Středověk s inkvizicí, kdy hlavní otázkou myšlení a pokrokových lidí byla otázka „Jak se nedostat do ohně?“ A jen v době renesance a Osvícení názory vědců se znásobily a samozřejmě rozdělily.

Tak, Descartes, Kepler a Farma byli stejného názoru jako učenci starověku. Ale věřil, že rychlost světla je konečná, i když velmi vysoká. Ve skutečnosti provedl první měření rychlosti světla. Přesněji řečeno, udělal první pokus o měření.

Galileova zkušenost

Zkušenosti Galileo Galilei byla geniální ve své jednoduchosti. Vědec provedl experiment pro měření rychlosti světla vyzbrojený jednoduchými improvizovanými prostředky. Ve velké a známé vzdálenosti od sebe, na různých kopcích, stál Galileo a jeho asistent se zapálenými lucernami. Jeden z nich otevřel clonu na lucerně a druhý musel udělat totéž, když uviděl světlo první lucerny. Znal vzdálenost a čas (zpoždění, než asistent otevře lucernu), Galileo doufal, že vypočítá rychlost světla. Aby byl tento experiment úspěšný, musel bohužel Galileo a jeho asistent vybrat kopce vzdálené několik milionů kilometrů. Rád bych vám připomněl, že můžete vyplněním žádosti na webu.

Experimenty Roemera a Bradleye

Prvním úspěšným a překvapivě přesným experimentem při určování rychlosti světla byla zkušenost dánského astronoma Olaf Römer... Roemer použil astronomickou metodu měření rychlosti světla. V roce 1676 pozoroval dalekohledem Jupiterův měsíc Io a zjistil, že nástup zatmění satelitu se změnil, když se Země vzdálila od Jupitera. Maximální čas zpoždění bylo 22 minut. Vzhledem k tomu, že se Země vznáší od Jupitera ve vzdálenosti průměru oběžné dráhy Země, Roemer vydělil přibližnou hodnotu průměru časovým zpožděním a obdržel hodnotu 214 000 kilometrů za sekundu. Samozřejmě, takový výpočet byl velmi hrubý, vzdálenosti mezi planetami byly známy jen přibližně, ale výsledek byl relativně blízký pravdě.

Bradleyho zkušenost. V roce 1728 James Bradley odhadl rychlost světla pozorováním aberace hvězd. Aberace Je změna ve zdánlivé poloze hvězdy způsobená oběžným pohybem Země. Znal rychlost pohybu Země a měřil úhel aberace, Bradley získal hodnotu 301 000 kilometrů za sekundu.

Fizeauova zkušenost

Výsledek experimentu Roemera a Bradleye byl tehdejším vědeckým světem považován za nedůvěru. Přesto byl Bradleyho výsledek nejpřesnější za více než sto let, a to až do roku 1849. Ten rok francouzský vědec Armand Fizeau měřil rychlost světla metodou rotující clony, aniž by pozoroval nebeská tělesa, ale tady na Zemi. Ve skutečnosti to byla první laboratorní metoda k měření rychlosti světla po Galileovi. Níže je uveden diagram jeho laboratorního nastavení.

Světlo odražené od zrcadla prošlo zuby kola a odráželo se od dalšího zrcadla vzdáleného 8,6 kilometru. Rychlost kola se zvyšovala, dokud nebylo světlo viditelné v další mezeře. Fizeauovy výpočty poskytly výsledek 313 000 kilometrů za sekundu. O rok později provedl podobný experiment s rotujícím zrcadlem Leon Foucault, který získal výsledek 298 000 kilometrů za sekundu.

S příchodem maserů a laserů mají lidé nové možnosti a metody měření rychlosti světla a vývoj teorie také umožňuje vypočítat rychlost světla nepřímo bez přímého měření.

Nejpřesnější hodnota rychlosti světla

Lidstvo nashromáždilo obrovské zkušenosti s měřením rychlosti světla. K dnešnímu dni je nejpřesnější hodnota rychlosti světla považována za hodnotu 299 792 458 metrů za sekunduzískané v roce 1983. Je zajímavé, že další, přesnější měření rychlosti světla se ukázalo jako nemožné kvůli chybám v měření metrů... Nyní je hodnota měřiče vázána na rychlost světla a rovná se vzdálenosti, kterou světlo urazí za 1/299 792 458 sekund.

Nakonec jako vždy doporučujeme sledovat vzdělávací video. Přátelé, i když vás čeká takový úkol, jako je nezávislé měření rychlosti světla pomocí improvizovaných prostředků, můžete se bezpečně obrátit o pomoc s našimi autory. přihlášku můžete vyplnit na webových stránkách korespondenčního kurzu. Přejeme vám příjemné a snadné studium!