Mnogi su ljudi znali za postojanje takvog koncepta kao što je "brzina svjetlosti" od ranog djetinjstva. Ali ne znaju svi detaljno o fenomenu.
Mnogi su skrenuli pažnju na činjenicu da za vrijeme grmljavinske oluje postoji zastoj između bljeska munje i zvuka grmljavine. Odljev, u pravilu, dopire do nas brže. To znači da ima veću brzinu od zvuka. Koji je razlog za to? Kolika je brzina svjetlosti i kako se mjeri?
Kolika je brzina svjetlosti?
Da prvo razumemo što je brzina svjetlosti. Znanstveno, to je takva količina koja pokazuje kako se brzo kreću zrake u vakuumu ili u zraku. Također morate znati što je svjetlost. To je zračenje koje opaža ljudsko oko. Brzina ovisi o uvjetima okoliša, kao i drugim svojstvima, na primjer, loma.
Zanimljiva činjenica: Potrebno je 1,25 sekundi da svjetlost putuje sa Zemlje do satelita, mjeseca.
Kolika je brzina svjetlosti u vašim vlastitim riječima?
Jednostavnije rečeno, brzina svjetlosti je vremensko razdoblje preko kojeg svjetlosni snop putuje bilo kojom daljinom. Vrijeme se obično mjeri u sekundi. Međutim, neki znanstvenici koriste različite jedinice. Udaljenost se mjeri i na različite načine. U osnovi - ovo je metar. Odnosno, ta se vrijednost smatra u m / s. Fizika to objašnjava na sljedeći način: fenomen koji se kreće određenom brzinom (konstantom).
Da biste ga lakše razumjeli, pogledajmo sljedeći primjer. Biciklista se kreće brzinom od 20 km / h. Želi se nadoknaditi vozača automobila čija je brzina 25 km / h. Ako računate, automobil tada vozi 5 km / h brže od biciklista. S zrakama svjetlosti stvari su drugačije. Bez obzira koliko se brzo kreću prvi i drugi, svjetlo se, u odnosu na njih, kreće konstantnom brzinom.
Kolika je brzina svjetlosti?
Kada nisu u vakuumu, različiti uvjeti utječu na svjetlost. Tvar kroz koju prolaze zrake, uključujući. Ako se broj metara u sekundi ne promijeni bez pristupa kisika, tada se u okruženju s pristupom zraku mijenja vrijednost.
Svjetlost putuje sporije kroz različite materijale poput stakla, vode i zraka. Ovom fenomenu se daje indeks loma koji opisuje koliko oni usporavaju kretanje svjetlosti. Staklo ima indeks loma 1,5, što znači da svjetlost prolazi kroz njega brzinom od oko 200 tisuća kilometara u sekundi. Indeks loma vode je 1,3, a indeks loma zraka nešto veći od 1, što znači da zrak samo malo usporava svjetlost.
Stoga, nakon prolaska kroz zrak ili tekućinu, brzina se usporava, postajući manja nego u vakuumu. Primjerice, u raznim rezervoarima brzina kretanja zraka iznosi 0,75 brzine u prostoru. Također, sa standardnim tlakom 1,01 bara, stopa usporava za 1,5-2%. To jest, u zemaljskim uvjetima, brzina svjetlosti varira ovisno o uvjetima okoliša.
Za takav fenomen smislili su poseban koncept - refrakciju. Odnosno, lom svjetlosti. Široko se koristi u raznim izumima. Na primjer, refraktor je teleskop s optičkim sustavom. Također, uz pomoć toga stvaraju se i dvogled i druga oprema čija je suština rada upotreba optike.
Općenito, najmanja zraka može se lomiti prolazeći kroz običan zrak. Pri prolasku kroz posebno stvoreno optičko staklo brzina je približno 195 tisuća kilometara u sekundi. To je gotovo 105 tisuća km / s manje od konstante.
Najtočnija vrijednost brzine svjetlosti
Fizičari su tijekom godina stekli iskustvo u istraživanju brzine svjetlosnih zraka. Trenutno je najtačnija vrijednost brzine svjetlosti 299.792 kilometara u sekundi, Konstanta je uspostavljena 1933. godine. Broj je još uvijek relevantan.
Međutim, pojavile su se dodatne poteškoće s određivanjem pokazatelja.To je bilo zbog pogreške brojila. Sada sam mjerač izravno ovisi o brzini svjetlosti. Jednaka je udaljenosti koju zrake prolaze u određenom broju sekundi - 1 / brzina svjetlosti.
Kolika je brzina svjetlosti u vakuumu?
Kako na svjetlost ne utječu različiti uvjeti u vakuumu, njegova se brzina ne mijenja kao na Zemlji. Brzina svjetlosti u vakuumu iznosi 299.792 kilometra u sekundi, Ovaj pokazatelj je granica. Vjeruje se da se ništa na svijetu ne može kretati brže, čak ni kozmička tijela koja se kreću prilično brzo.
Na primjer, borac, Boeing X-43, koji prekoračuje brzinu zvuka za gotovo 10 puta (više od 11 tisuća km / h), leti sporije od snopa. Potonji se brže kreće više od 96 tisuća kilometara na sat.
Kako je izmjerena brzina svjetlosti?
Prvi znanstvenici pokušali su izmjeriti ovu vrijednost. Korištene su različite metode. U razdoblju antike ljudi su nauke vjerovali da je beskonačno, stoga je nemoguće to izmjeriti. To je mišljenje ostalo dugo vremena, sve do 16.-17. Tih dana pojavili su se i drugi znanstvenici koji su sugerirali da snop ima kraj i da se ta brzina može mjeriti.
Poznati astronom iz Danske Olaf Roemer doveo je znanje o brzini svjetlosti na novu razinu. Primijetio je da pomračenje Jupiterovog mjeseca kasni. Prije toga nitko nije obraćao pažnju na to. Slijedom toga, odlučio je izračunati brzinu.
Iznio je približnu brzinu, koja je bila jednaka oko 220 tisuća kilometara u sekundi. Kasnije je znanstvenik iz Engleske James Bradley preuzeo studiju. Iako nije bio u pravu, pomalo se približio trenutnim rezultatima istraživanja.
Nakon nekog vremena, većina znanstvenika postala je zainteresirana za ovu količinu. U istraživanju su sudjelovali ljudi iz različitih zemalja. Međutim, sve do 70-ih godina 20. stoljeća nije bilo grandioznih otkrića. Od 1970-ih, kada su osmislili lasere i lasere (kvantne generatore), znanstvenici su provodili istraživanje i dobili točnu brzinu. Trenutna vrijednost važna je od 1983. godine. Ispravljene su samo male pogreške.
Galileovo iskustvo
Znanstvenik iz Italije iznenadio je sve istraživače tih godina jednostavnošću i genijalnošću svog iskustva. Uspio je izmjeriti brzinu svjetlosti pomoću običnih alata koji su mu bili pri ruci.
On i njegov pomoćnik popeli su se na susjedna brda, prethodno izračunavši udaljenost između njih. Uzeli su upaljene lampione, opremili ih amortizerima koji otvaraju i zatvaraju svjetla. Zauzvrat, otvarajući i zatvarajući svjetlost, pokušali su izračunati brzinu svjetlosti. Galileo i pomoćnik su unaprijed znali s kojim će kašnjenjem otvoriti i zatvoriti svjetlo. Kad se jedan otvori, drugi čini isto.
Međutim, eksperiment je bio neuspjeh. Da bi to uspjelo, znanstvenici bi morali stajati na udaljenosti od milja kilometara kilometara.
Iskustvo Römera i Bradleya
Ova je studija već ukratko napisana gore. Ovo je jedno od najnaprednijih iskustava vremena. Römer je koristio znanje iz astronomije za mjerenje brzine zraka. Dogodilo se to 76. godine 17. stoljeća.
Istraživač je teleskopom opazio Io (satelit Jupitera). Otkrio je sljedeći obrazac: što se više naš planet udaljava od Jupitera, to je veće kašnjenje pomrčine Ioa. Najveće odgađanje bilo je 21-22 minute.
Pretpostavljajući da se satelit odmiče na udaljenosti jednakoj duljini promjera orbite, znanstvenik je udaljenost podijelio s vremenom. Kao rezultat toga, dobio je 214 tisuća kilometara u sekundi. Iako se ova studija smatra vrlo približnom, jer je udaljenost bila približna, približila se trenutnom pokazatelju.
U 18. stoljeću James Bradley je nadopunio studiju. Da bi to učinio, koristio je aberaciju - promjenu položaja kozmičkog tijela uslijed gibanja Zemlje oko sunca. James je izmjerio kut aberacije i, znajući brzinu našeg planeta, dobio je vrijednost od 301 tisuću kilometara u sekundi.
Fizeau iskustvo
Istraživači i obični ljudi bili su sumnjičavi prema iskustvima Römera i Jamesa Bradleya. Unatoč tome, rezultati su bili najbliži istini i relevantni više od jednog stoljeća. U 19. stoljeću Arman Fizeau, znanstvenik iz prijestolnice Francuske, Pariza, pridonio je mjerenju ove količine. Koristio je metod rotacijskog zatvarača. Također, poput Galilea Galileija sa svojim pomoćnikom, Fizeau nije promatrao nebeska tijela, već je istraživao u laboratoriju.
Princip iskustva je jednostavan. Zrcalo svjetla bilo je usmjereno prema ogledalu. Odražavajući se od njega, svjetlost je prolazila kroz zube kotača. Zatim je udario u drugu reflektirajuću površinu, koja se nalazila na udaljenosti od 8,6 km. Kotač se okretao, povećavajući brzinu, sve dok greda nije bila vidljiva u sljedećem raskolu. Nakon izračuna, znanstvenik je dobio rezultat od 313 tisuća km / s.
Kasnije je studiju ponovio francuski fizičar i astronom Leon Foucault, dobivši rezultat od 298 tisuća km / s. Najtačniji rezultat u to vrijeme. Kasnija mjerenja provedena su pomoću lasera i lasera.
Je li moguća superluminalna brzina?
Postoje predmeti brži od svjetlosti. Na primjer, sunčeve zrake, vibracije sjene, val. Iako teoretski mogu razviti superluminalnu brzinu, energija koju emitiraju neće se podudarati s njihovim vektorom kretanja.
Ako snop svjetlosti prođe, na primjer, kroz staklo ili vodu, onda ga elektroni mogu prestići. Nisu ograničeni u brzini kretanja. Stoga se u takvim uvjetima svjetlost ne kreće brže od bilo koga.
Ta pojava se naziva Vavilov-Čerenkov efekt, Najčešće se nalaze u dubokim rezervoarima i reaktorima.