Скорость света. Как измеряли скорость света

Содержание

Скорость света – как измерить, чему равна в вакууме, воздухе, воде
Насколько велика скорость света?
Скорость света в различных средах
В прозрачной среде
История измерений скорости света
Сверхсветовое движение
Опыт Майкельсона по определению скорости света
Достижима ли для нас скорость света?
Эксперимент Фуко
Финальный аккорд в измерениях скорости света.
Популярные материалы из данной категории:
Самое точное значение скорости света

Предполагая, что спутник уходит на расстояние, равное длине его орбитального диаметра, ученые делят это расстояние на время. Результат составил 214 000 километров в секунду. Это исследование считается очень приблизительным, но поскольку расстояние было оценочным, оно приблизилось к текущему показателю.

Скорость света – как измерить, чему равна в вакууме, воздухе, воде

Ничто в космосе не может быть быстрее скорости света. В этой статье вы узнаете, что это за величина и как измерить скорость света.

Скорость света c — одна из важнейших фундаментальных констант физики. Значение скорости света составляет 299 792 458 м/с (с точностью ±1,2 м/с)1 (т.е. около 300 000 километров в секунду). Это означает, что свет проходит 300 000 километров в секунду. Например, если вы стоите на Луне и светите мощным источником света в сторону Земли, свет пройдет путь в 1,25 секунды, прежде чем появится здесь.

На самом деле, это значение скорости является точным. Согласно международному соглашению, определение измеряемой величины таково: это длина, которую свет проходит в вакууме за 1/299792458 секунды.

Заметим, однако, что на самом деле это только скорость света в вакууме. Если свет проходит через среду, даже если это просто воздух, эта скорость уменьшается.

Помните! Скорость света c точно определена как 299 792 458 метров в секунду. Ничто не движется быстрее света.

Насколько велика скорость света?

Трудно представить себе скорость света. Лучше представить себе это в сравнении со скоростями, к которым вы привыкли. В таблице ниже вы можете увидеть, как быстро движутся другие предметы нашей повседневной жизни по сравнению со скоростью света.

Объект	Скорость в м/с (с округлением)
Человек	1,5
Гоночный автомобиль	100
Звуковые волны	343
Сверхзвуковой самолет	400
Скорость света	300 000 000

Однако это скорость света в вакууме (как в космосе). Когда свет проходит в такой среде, как воздух, его скорость может значительно уменьшиться.

Скорость света — это максимальная скорость всей материи и информации. Ничто не движется быстрее скорости света в вакууме на своем обычном пути.c Это означает, что не только свет, но и все остальное подчиняется этому ограничению скорости. К ним относятся, например, электромагнитные и гравитационные волны. Такие волны и частицы движутся со скоростью света, независимо от скорости и направления источника света. Это относится и к движущимся объектам. Например, если поезд движется с включенными фарами, свет распространяется со скоростью света, независимо от скорости, с которой движется поезд. Частицы и вещества с ненулевой массой могут приближаться к скорости света, но никогда не достигают ее.

Скорость света в различных средах

В прозрачных средах, таких как воздух или стекло, свет распространяется медленнее, чем скорость света в вакууме. То же самое относится и к электромагнитным волнам в проводниках. Он также движется медленнее, чем скорость света. Это отношение скорости света c к скорости среды v называется показателем преломления n = c/v.

Скорость света в воздухе.

В воздухе показатель преломления этого видимого света составляет 1,0003. Поэтому свет в воздухе распространяется примерно на 90 км/с медленнее, чем в вакууме. Это означает c/1,0003≈299910 км/с.

Скорость света в воде.

В воде скорость света уменьшается до 230 769 км/с, поскольку коэффициент преломления составляет примерно 1,3. Это означает, что c/1.3 ≈ 230 769 км/с.

Скорость света в стекле.

В стекле показатель преломления составляет 1,5. Вычисление, как и раньше, дает скорость около 200 000 километров в секунду, т.е. c/1.5 ≈ 200 000 км/с.

Определение скорости света сыграло очень важную роль в науке. Это не только прояснило природу света, но и показало, что в Пустоте тела могут двигаться быстрее скорости света. Это стало ясно после создания теории относительности. 2

В прозрачной среде

Скорость света в прозрачной среде — это скорость, с которой свет распространяется в среде, исключая вакуум. В среде с дисперсией существует различие между фазовой и групповой скоростью.

Фазовая скорость соотносит частоту центрального монохроматического света с его длиной волны (λ = c /n). Эта скорость обычно (но не всегда) меньше c. Отношение фазовой скорости света в вакууме к скорости центрального света называется показателем преломления среды. Групповая скорость света в равновесии всегда меньше c. Однако за пределами равновесия c может превышать c. В этом случае, однако, пик импульса все еще движется со скоростью, не превышающей скорость света в вакууме. В результате никакая информация не может быть передана.

Арманд Ипполит Луи Физо эмпирически продемонстрировал, что движение среды по отношению к световому лучу может также влиять на скорость распространения света в этой среде.

История измерений скорости света

Древние ученые, за редким исключением, считали скорость света бесконечной.5 В наше время этот вопрос дискутируется. Галилей и Гук признали, что Кеплер, Декарт и Фермат по-прежнему отстаивали бесконечную скорость света, хотя и очень высоко.

Первая оценка скорости света была дана Олафом Рёмером (1676). Он отметил, что когда Земля и Юпитер находились по разные стороны от Солнца, затмение лун Юпитера задержалось на 22 минуты по сравнению с расчетным. Из этого он получил значение скорости света около 220 000 км/с — хотя и неточное по отношению к реальному значению. Полвека спустя открытие обхода подтвердило конечность скорости света и улучшило его репутацию.

Сверхсветовое движение

Специальные теории относительности показывают, что невозможно преодолеть скорость света из природных частиц. Это происходит потому, что нарушается фундаментальный принцип причинности — некоторые инерциальные системы отсчета позволяют посылать сигналы из будущего в прошлое. Однако теория не исключает виртуальные частицы, которые не взаимодействуют с обычными частицами, имеющими скоростные движения.

Фиктивные частицы, которые движутся с чрезмерной скоростью, называются таконами. В математике скоростное движение описывается преобразованием Лоренца как движение частиц с иллюзорной массой. Чем выше скорость этих частиц, тем меньше энергии они несут, и наоборот, чем ближе они приближаются к скорости света, тем больше энергии они несут. Как и в случае с энергией обычных частиц, энергия скорости стремится к бесконечности. Они приближаются к скорости света. Это наиболее очевидное следствие преобразования Лоренца, которое не позволяет частицам большой массы (как реальной, так и иллюзорной массы) достичь скорости света — просто невозможно придать частицам бесконечную энергию.

Во-первых, нужно понимать, что скорость — это класс частиц, а не тип частиц, а во-вторых, что вы не можете распространять физические взаимодействия быстрее скорости света. Черепахи не нарушают принцип причинности — они никогда не взаимодействуют с обычными частицами, а разница в скоростях не достигает скорости света.

Обычные частицы, движущиеся медленнее света, называются тардионами. Тардион не может достичь скорости света, а только максимально приблизиться к ней, поскольку его энергия бесконечно велика. Все тардионы имеют массу, в отличие от безмассовых частиц, называемых люксонами. Промежутки в щели всегда движутся со скоростью света и содержат фотоны, блестящие гипотетически баритоны.

В системе единиц Планка скорость света в вакууме равна единице. Это означает, что свет составляет одну единицу длины Планка на единицу времени Планка.

С 2006 года появились сообщения о взаимодействиях, распространяющихся быстрее скорости света в феномене квантовой телепортации SO -Calcald. Например, в 2008 году доктор Николя Гиссен из Женевского университета, чья исследовательская группа изучала ситуацию с поглощением фотонов во Вселенной на расстоянии 18 км, как говорят, показал, что «взаимодействия между частицами происходят со скоростью примерно в 100 000 раз быстрее света». Парадоксальная скорость SO -Calcaled Hartmann в эффекте туннелирования также обсуждалась ранее. Анализ этих и подобных результатов показывает, что они не могут быть использованы для отправки сообщений, передающих информацию, или для передачи материальных ценностей.

В результате обработки экспериментальных данных Opera 7, собранных в ЦЕРНе совместно с лабораторией Гран-Сассо в период с 2008 по 2011 год, были получены статистически значимые признаки нейтриномании, превышающие скорость света. Этот доклад можно найти в Архиве препринтов 9. Появившиеся результаты были оспорены экспертами, поскольку они соответствовали теории относительности, а также другим экспериментам с нейтрино 10. В марте 2012 года в том же туннеле были проведены независимые измерения, которые не выявили превышения скорости нейтрина 11 12. В мае 2012 года компания Opera провела серию контролируемых экспериментов и пришла к выводу, что технические недостатки (плохо установленные оптические кабельные линии) были причиной ошибочного предположения о превышении скорости на 13.

Я думаю, что он был Тихо Блейфом своего поколения. Брей был датским астрономом, алхимиком, скрупулезным экспериментатором и наблюдателем эпохи Возрождения. Без него Иоганн Кеплер, возможно, не был бы так знаменит, как сегодня. В конце концов, именно записки Браге немецкие ученые использовали для формулировки его законов.

Опыт Майкельсона по определению скорости света

Эксперимент длился с 1924 по 1927 год и включал пять рядов наблюдений. Суть эксперимента заключалась в следующем. На горе Уилсон около Лос-Анджелеса обосновались источник света, зеркало и восьмиугольная призма, а через 35 км за ними последовало зеркало на горе Сан-Антонио. Первоначально свет проходит через линзу и вращается со скоростью ротора (528 об/мин в минуту), который падает на призму со скоростью падающей щели.

В ходе эксперимента удалось отрегулировать скорость вращения так, чтобы изображение источника Фотини было четко видно в окуляре. Поскольку расстояние между пиком и частотой вращения было известно, Майкельсон определил скорость света -299796 км/сек.

Во второй половине 20-го века ученым удалось достичь скорости света. В то время были разработаны массы и лазеры с самой высокой стабильностью частоты. К началу 1970-х годов погрешность измерений была снижена до 1 км/с. Следовательно, в соответствии с рекомендациями XV Генеральной Ассамблеи по мерам и весам в 1975 году было определено, что скорость света в вакууме теперь составляет 299792,458 км/сек.

Достижима ли для нас скорость света?

Очевидно, что немыслимо исследовать далекие края космоса без космического корабля, летящего на большой скорости. Желательно со скоростью света. Но возможно ли это?

Барьер скорости света является одним из следствий теории относительности. Как мы знаем, увеличение скорости требует увеличения энергии. Скорость света требует почти бесконечного количества энергии.

К сожалению, законы физики находят в этом свое подтверждение. Со скоростью 300 000 км/с на космическом корабле к нему летят частицы. Атомы водорода превращаются в смертоносный источник самого интенсивного излучения, равного 10000 шивер/сек. Это почти то же самое, что находиться в Большом адронном ускорителе.

Ученые из Университета Джона Хопкинса говорят, что защита от этого массивного космического излучения все еще недостаточна. Коррозия межзвездной пыли завершает разрушение лодок.

Еще одна проблема, связанная со скоростью света, — это замедление времени. В пожилом возрасте гораздо больше. Поле зрения также будет деформировано, поэтому траектория движения лодки будет проходить как в туннеле, в конце которого экипаж увидит проблеск. За лодкой — абсолютная чернота.

Поэтому в ближайшем будущем человечество должно ограничить свой «аппетит» к скорости до 10% от скорости света. Это означает, что до ближайшей к Земле звезды — Прексимы Центавра (4,22 с) — нужно лететь около 40 лет.

Большинство древних ученых были убеждены, что скорость света бесконечна. Однако работа Галилея и Гука позволила сделать его конечным. Это было четко подтверждено в 17 веке выдающимся датским астрономом и математиком Олафом Леммером.

Эксперимент Фуко

В 1850 году французский физик Жан Фуко усовершенствовал технику Физо, заменив зубчатое колесо вращающимся зеркалом. Свет от источника достигал наблюдателя только тогда, когда зеркало совершало полный оборот на 360° между выходом и возвращением светового луча. Используя этот метод, Фуко получил для скорости света значение 2978 километров в секунду.

Финальный аккорд в измерениях скорости света.

С изобретением лазера физики смогли измерить скорость света более точно, чем когда-либо прежде. В 1972 году ученые из Национального института стандартов тщательно измерили длину волны и частоту лазерного луча и записали скорость света как произведение этих двух величин. Одним из результатов применения этой новой меры стало решение Генеральной Ассамблеи станции с мерой принять в качестве эталонной шкалы расстояние в 1/299792458 секунды (3,3 фута). Поэтому скорость света, важнейшая фундаментальная константа физики, может быть рассчитана с очень высокой степенью достоверности, и эталонная шкала будет точна как никогда.

Вы здесь: Главная Физика

Предупреждение: на строке 628 в файле /home/informatio/information-technology.ru/docs/modules/mod_raxo_allmode/helper.php было выполнено бесчисленное количество значений.

Предупреждение: в файле /home/informatio/information-technology.ru/docs/modules/mod_raxo_allmode/helper.php на строке 630 были заполнены бесчисленные значения

Самое точное значение скорости света

Люди накопили огромный опыт в измерении скорости света. До сих пор принимались более точные измерения скорости света вплоть до 299 792 458 метров в 1983 году. Это было сделано в 1983 году. При этом значение меры связано со скоростью света и расстоянием, пройденным за 1 / 299.792.458 секунды, пройденной светом.

Наконец, как всегда, я советую вам посмотреть информативный видеоролик. Мой друг, даже если вы имеете дело с независимой работой по измерению скорости света подручными средствами, вы можете смело обращаться за помощью к нашему автору. Чтобы заказать письменный онлайн-экзамен, вы можете подать заявку на сайте заочно. Желаю вам приятной и легкой учебы!