Aká je rýchlosť svetla? Ako sa merala rýchlosť svetla a aká je jeho skutočná hodnota?

Vybavenie kúpeľne a kuchyne

Dávno predtým, ako vedci zmerali rýchlosť svetla, museli tvrdo pracovať, aby definovali samotný pojem „svetlo“. Ako jeden z prvých na to myslel Aristoteles, ktorý považoval svetlo za akúsi pohyblivú substanciu šíriacu sa v priestore. Jeho starorímsky kolega a nasledovník Lucretius Carus trval na atómovej štruktúre svetla.

Do 17. storočia sa sformovali dve hlavné teórie podstaty svetla – korpuskulárna a vlnová. Newton bol jedným z prívržencov prvého. Podľa jeho názoru všetky svetelné zdroje vyžarujú drobné častice. Počas „letu“ tvoria svetelné čiary - lúče. Jeho oponent, holandský vedec Christiaan Huygens, trval na tom, že svetlo je typ vlnenia.

V dôsledku stáročných sporov dospeli vedci ku konsenzu: obe teórie majú právo na život a svetlo je okom viditeľný spektrum elektromagnetických vĺn.

Trochu histórie. Ako sa merala rýchlosť svetla?

Väčšina starovekých vedcov bola presvedčená, že rýchlosť svetla je nekonečná. Výsledky výskumu Galilea a Hooka však umožnili jeho extrémnu povahu, čo v 17. storočí jednoznačne potvrdil vynikajúci dánsky astronóm a matematik Olaf Roemer.

Svoje prvé merania urobil pozorovaním zatmení Io, satelitu Jupitera, v čase, keď sa Jupiter a Zem nachádzali na opačných stranách vzhľadom na Slnko. Roemer zaznamenal, že keď sa Zem vzdialila od Jupitera o vzdialenosť rovnajúcu sa priemeru obežnej dráhy Zeme, čas oneskorenia sa zmenil. Maximálna hodnota bola 22 minút. V dôsledku výpočtov dostal rýchlosť 220 000 km / s.

O 50 rokov neskôr v roku 1728 anglický astronóm J. Bradley vďaka objavu aberácie tento údaj „spresnil“ na 308 000 km/s. Neskôr zmerali rýchlosť svetla francúzski astrofyzici François Argot a Leon Foucault a získali výkon 298 000 km/s. Ešte presnejšiu techniku merania navrhol tvorca interferometra, slávny americký fyzik Albert Michelson.

Michelsonov experiment na určenie rýchlosti svetla

Experimenty trvali od roku 1924 do roku 1927 a pozostávali z 5 sérií pozorovaní. Podstata experimentu bola nasledovná. Na Mount Wilson v okolí Los Angeles bol inštalovaný zdroj svetla, zrkadlo a otočný osemuholníkový hranol a o 35 km neskôr na Mount San Antonio odrazové zrkadlo. Najprv svetlo cez šošovku a štrbinu dopadá na hranol otáčajúci sa vysokorýchlostným rotorom (rýchlosťou 528 ot./s).

Účastníci experimentov si mohli nastaviť rýchlosť otáčania tak, aby bol obraz svetelného zdroja v okuláre dobre viditeľný. Keďže vzdialenosť medzi vrcholmi a frekvencia rotácie boli známe, Michelson určil rýchlosť svetla - 299 796 km/s.

O rýchlosti svetla sa vedci definitívne rozhodli v druhej polovici 20. storočia, kedy vznikli masery a lasery, vyznačujúce sa najvyššou stabilitou frekvencie žiarenia. Začiatkom 70-tych rokov klesla chyba merania na 1 km/s. Výsledkom bolo, že na odporúčanie XV. Generálnej konferencie pre váhy a miery, ktorá sa konala v roku 1975, sa rozhodlo predpokladať, že rýchlosť svetla vo vákuu je teraz rovná 299792,458 km/s.

Je rýchlosť svetla pre nás dosiahnuteľná?

Je zrejmé, že prieskum vzdialených kútov vesmíru je nemysliteľný bez kozmických lodí letiacich obrovskou rýchlosťou. Najlepšie rýchlosťou svetla. Ale je to možné?

Rýchlosť svetelnej bariéry je jedným z dôsledkov teórie relativity. Ako viete, zvýšenie rýchlosti vyžaduje zvýšenie energie. Rýchlosť svetla by vyžadovala prakticky nekonečnú energiu.

Bohužiaľ, fyzikálne zákony sú kategoricky proti. Pri rýchlosti kozmickej lode 300 000 km/s sa k nej letiace častice, napríklad atómy vodíka, premenia na smrtiaci zdroj silného žiarenia rovnajúceho sa 10 000 sievertom/s. To je približne to isté, ako keby ste boli vo vnútri Veľkého hadrónového urýchľovača.

Podľa vedcov z Univerzity Johnsa Hopkinsa neexistuje v prírode primeraná ochrana pred takýmto monštruóznym kozmickým žiarením. Skazu lode zavŕši erózia z účinkov medzihviezdneho prachu.

Ďalším problémom s rýchlosťou svetla je dilatácia času. Staroba bude oveľa dlhšia. Skreslené bude aj zorné pole, v dôsledku čoho bude trajektória lode prechádzať ako v tuneli, na konci ktorého posádka uvidí žiarivý záblesk. Za loďou bude úplná tma.

Takže v blízkej budúcnosti bude musieť ľudstvo obmedziť svoju rýchlosť „chuť do jedla“ na 10% rýchlosti svetla. To znamená, že let k najbližšej hviezde k Zemi, Proxima Centauri (4,22 svetelného roka), bude trvať asi 40 rokov.

V 19. storočí sa uskutočnilo niekoľko vedeckých experimentov, ktoré viedli k objaveniu množstva nových javov. Medzi tieto javy patrí objav Hansa Oersteda o generovaní magnetickej indukcie elektrickým prúdom. Neskôr Michael Faraday objavil opačný efekt, ktorý sa nazýval elektromagnetická indukcia.

Rovnice Jamesa Maxwella – elektromagnetická povaha svetla

V dôsledku týchto objavov bola zaznamenaná takzvaná „interakcia na diaľku“, čo viedlo k novej teórii elektromagnetizmu formulovanej Wilhelmom Weberom, ktorá bola založená na pôsobení na veľké vzdialenosti. Neskôr Maxwell definoval pojem elektrických a magnetických polí, ktoré sa môžu navzájom generovať, čo je elektromagnetická vlna. Následne Maxwell vo svojich rovniciach použil takzvanú „elektromagnetickú konštantu“ - s.

V tom čase sa už vedci priblížili skutočnosti, že svetlo má elektromagnetickú povahu. Fyzikálny význam elektromagnetickej konštanty je rýchlosť šírenia elektromagnetických vzruchov. Na prekvapenie samotného Jamesa Maxwella sa nameraná hodnota tejto konštanty v experimentoch s jednotkovými nábojmi a prúdmi ukázala ako rovná rýchlosti svetla vo vákuu.

Pred týmto objavom ľudstvo oddelilo svetlo, elektrinu a magnetizmus. Maxwellovo zovšeobecnenie nám umožnilo nový pohľad na povahu svetla, ako určitého fragmentu elektrických a magnetických polí, ktoré sa šíria nezávisle v priestore.

Na obrázku nižšie je znázornená schéma šírenia elektromagnetickej vlny, ktorá je tiež svetlom. Tu je H vektor intenzity magnetického poľa, E je vektor intenzity elektrického poľa. Oba vektory sú kolmé na seba, ako aj na smer šírenia vlny.

Michelsonov experiment - absolútnosť rýchlosti svetla

Vtedajšia fyzika bola z veľkej časti postavená na Galileovom princípe relativity, podľa ktorého zákony mechaniky vyzerajú rovnako v akejkoľvek zvolenej inerciálnej vzťažnej sústave. Zároveň by podľa sčítania rýchlostí mala rýchlosť šírenia závisieť od rýchlosti zdroja. V tomto prípade by sa však elektromagnetická vlna správala odlišne v závislosti od výberu referenčnej sústavy, čo porušuje Galileov princíp relativity. Maxwellova zdanlivo dobre vytvorená teória bola teda v neistom stave.

Experimenty ukázali, že rýchlosť svetla skutočne nezávisí od rýchlosti zdroja, čo znamená, že je potrebná teória, ktorá dokáže vysvetliť takýto zvláštny fakt. Najlepšou teóriou v tom čase bola teória „éteru“ - určitého média, v ktorom sa šíri svetlo, rovnako ako zvuk sa šíri vzduchom. Potom by rýchlosť svetla nebola určená rýchlosťou pohybu zdroja, ale charakteristikou samotného média – éteru.

Na objavenie éteru sa uskutočnilo mnoho experimentov, z ktorých najznámejší je experiment amerického fyzika Alberta Michelsona. Stručne povedané, je známe, že Zem sa pohybuje vo vesmíre. Potom je logické predpokladať, že sa pohybuje aj éterom, keďže úplná pripútanosť éteru k Zemi nie je len najvyšším stupňom egoizmu, ale jednoducho nemôže byť ničím spôsobená. Ak sa Zem pohybuje určitým prostredím, v ktorom sa šíri svetlo, potom je logické predpokladať, že tu prebieha sčítanie rýchlostí. To znamená, že šírenie svetla musí závisieť od smeru pohybu Zeme, ktorá letí éterom. V dôsledku svojich experimentov Michelson nezistil žiadny rozdiel medzi rýchlosťou šírenia svetla v oboch smeroch od Zeme.

Tento problém sa pokúsil vyriešiť holandský fyzik Hendrik Lorentz. Podľa jeho predpokladu „éterický vietor“ ovplyvňoval telá tak, že sa v smere pohybu zmenšovali. Na základe tohto predpokladu Zem aj Michelsonov prístroj zaznamenali túto Lorentzovu kontrakciu, v dôsledku ktorej Albert Michelson získal rovnakú rýchlosť šírenia svetla v oboch smeroch. A hoci sa Lorentzovi podarilo do istej miery oddialiť smrť éterovej teórie, vedci sa stále domnievali, že táto teória je „pritiahnutá“. Éter teda mal mať množstvo „rozprávkových“ vlastností, vrátane stavu beztiaže a absencie odporu voči pohybujúcim sa telesám.

Koniec histórie éteru nastal v roku 1905 vydaním článku „O elektrodynamike pohybujúcich sa telies“ od vtedy málo známeho Alberta Einsteina.

Špeciálna teória relativity Alberta Einsteina

Dvadsaťšesťročný Albert Einstein vyjadril úplne nový, odlišný pohľad na povahu priestoru a času, ktorý bol v rozpore s dobovými predstavami a najmä hrubo porušoval Galileov princíp relativity. Podľa Einsteina Michelsonov experiment nepriniesol pozitívne výsledky z toho dôvodu, že priestor a čas majú také vlastnosti, že rýchlosť svetla je absolútna hodnota. To znamená, že bez ohľadu na to, v akej referenčnej sústave sa pozorovateľ nachádza, rýchlosť svetla voči nemu je vždy rovnaká, 300 000 km/s. Z toho vyplývala nemožnosť aplikovania sčítania rýchlostí vo vzťahu k svetlu – nech sa svetelný zdroj pohybuje akokoľvek rýchlo, rýchlosť svetla sa nezmení (pridať ani ubrať).

Einstein použil Lorentzovu kontrakciu na opis zmien parametrov telies pohybujúcich sa rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla. Napríklad dĺžka takýchto telies sa zníži a ich vlastný čas sa spomalí. Koeficient takýchto zmien sa nazýva Lorentzov faktor. Slávny Einsteinov vzorec E=mc 2 v skutočnosti zahŕňa aj Lorentzov faktor ( E= ymc 2), čo sa vo všeobecnosti rovná jednote v prípade, keď je rýchlosť tela v rovná nule. Keď sa rýchlosť tela blíži v na rýchlosť svetla c Lorentzov faktor r rúti sa do nekonečna. Z toho vyplýva, že na zrýchlenie telesa na rýchlosť svetla bude potrebné nekonečné množstvo energie, a preto nie je možné prekročiť tento rýchlostný limit.

V prospech tohto tvrdenia existuje aj argument nazývaný „relatívnosť simultánnosti“.

Paradox relativity simultánnosti SRT

Stručne povedané, fenoménom relativity simultánnosti je, že hodiny, ktoré sa nachádzajú v rôznych bodoch priestoru, môžu bežať „v rovnakom čase“, ak sú v rovnakej inerciálnej referenčnej sústave. To znamená, že čas na hodinách závisí od výberu referenčného systému.

Z toho vyplýva paradox, že udalosť B, ktorá je dôsledkom udalosti A, môže nastať súčasne s ňou. Okrem toho je možné zvoliť referenčné systémy tak, že udalosť B nastane skôr ako udalosť A, ktorá ju spôsobila Takýto jav porušuje princíp kauzality, ktorý je vo vede dosť pevne zakorenený a nikdy nebol spochybnený. Táto hypotetická situácia sa však pozoruje iba v prípade, keď je vzdialenosť medzi udalosťami A a B väčšia ako časový interval medzi nimi vynásobený „elektromagnetickou konštantou“ - s. Teda konštanta c, ktorá sa rovná rýchlosti svetla, je maximálna rýchlosť prenosu informácií. V opačnom prípade by bol porušený princíp kauzality.

Ako sa meria rýchlosť svetla?

Pozorovania Olafa Roemera

Starovekí vedci väčšinou verili, že svetlo sa pohybuje nekonečnou rýchlosťou a prvý odhad rýchlosti svetla bol získaný už v roku 1676. Dánsky astronóm Olaf Roemer pozoroval Jupiter a jeho mesiace. V momente, keď sa Zem a Jupiter nachádzali na opačných stranách Slnka, sa zatmenie Jupiterovho mesiaca Io oneskorilo o 22 minút oproti vypočítanému času. Jedine rozhodnutie, ktorú našiel Olaf Roemer – rýchlosť svetla je limitujúca. Z tohto dôvodu sú informácie o pozorovanej udalosti oneskorené o 22 minút, pretože prejdenie vzdialenosti od satelitu Io k astronómovmu ďalekohľadu nejaký čas trvá. Podľa Roemerových výpočtov bola rýchlosť svetla 220 000 km/s.

Pozorovania Jamesa Bradleyho

V roku 1727 objavil anglický astronóm James Bradley fenomén svetelnej aberácie. Podstatou tento jav je, že keď sa Zem pohybuje okolo Slnka, ako aj počas vlastnej rotácie Zeme, pozorujeme posun hviezd na nočnej oblohe. Keďže pozemský pozorovateľ a samotná Zem neustále menia svoj smer pohybu voči pozorovanej hviezde, svetlo vyžarované hviezdou prechádza v priebehu času rôzne vzdialenosti a dopadá v rôznych uhloch k pozorovateľovi. Obmedzená rýchlosť svetla vedie k tomu, že hviezdy na oblohe opisujú elipsu počas celého roka. Tento experiment umožnil Jamesovi Bradleymu odhadnúť rýchlosť svetla – 308 000 km/s.

Zážitok Louisa Fizeaua

V roku 1849 uskutočnil francúzsky fyzik Louis Fizeau laboratórny experiment na meranie rýchlosti svetla. Fyzik nainštaloval zrkadlo v Paríži vo vzdialenosti 8 633 metrov od zdroja, no podľa Roemerových výpočtov prejde svetlo túto vzdialenosť za stotisíciny sekundy. Takáto presnosť hodiniek bola vtedy nedosiahnuteľná. Fizeau potom použil ozubené koleso, ktoré sa otáčalo na ceste od zdroja k zrkadlu a od zrkadla k pozorovateľovi, ktorého zuby periodicky blokovali svetlo. V prípade, že svetelný lúč zo zdroja do zrkadla prešiel pomedzi zuby a na ceste späť zasiahol zub, fyzik zdvojnásobil rýchlosť otáčania kolesa. Keď sa rýchlosť otáčania kolesa zvýšila, svetlo takmer prestalo miznúť, až kým rýchlosť otáčania nedosiahla 12,67 otáčok za sekundu. V tej chvíli svetlo opäť zmizlo.

Takéto pozorovanie znamenalo, že svetlo neustále „narážalo“ do zubov a nemalo čas medzi nimi „prekĺznuť“. Fizeau, ktorý poznal rýchlosť otáčania kolesa, počet zubov a dvojnásobnú vzdialenosť od zdroja k zrkadlu, vypočítal rýchlosť svetla, ktorá sa rovnala 315 000 km/s.

O rok neskôr ďalší francúzsky fyzik Leon Foucault uskutočnil podobný experiment, v ktorom namiesto ozubeného kolesa použil rotujúce zrkadlo. Hodnota, ktorú získal pre rýchlosť svetla vo vzduchu, bola 298 000 km/s.

O storočie neskôr bola Fizeauova metóda vylepšená natoľko, že podobný experiment, ktorý v roku 1950 uskutočnil E. Bergstrand, priniesol hodnotu rýchlosti 299 793,1 km/s. Toto číslo sa líši len o 1 km/s od aktuálnej hodnoty rýchlosti svetla.

Ďalšie merania

S príchodom laserov a zvyšovaním presnosti meracích prístrojov sa podarilo znížiť chybu merania až na 1 m/s. V roku 1972 teda americkí vedci použili na svoje experimenty laser. Meraním frekvencie a vlnovej dĺžky laserového lúča sa im podarilo získať hodnotu 299 792 458 m/s. Je pozoruhodné, že ďalšie zvýšenie presnosti merania rýchlosti svetla vo vákuu nebolo možné kvôli technickým nedokonalostiam prístrojov, ale kvôli chybe samotnej normy merača. Z tohto dôvodu v roku 1983 XVII. Generálna konferencia pre váhy a miery definovala meter ako vzdialenosť, ktorú svetlo prejde vo vákuu za čas rovnajúci sa 1/299 792 458 sekundy.

Poďme si to zhrnúť

Takže zo všetkého vyššie uvedeného vyplýva, že rýchlosť svetla vo vákuu je základná fyzikálna konštanta, ktorá sa objavuje v mnohých základných teóriách. Táto rýchlosť je absolútna, to znamená, že nezávisí od výberu referenčného systému a tiež sa rovná maximálnej rýchlosti prenosu informácií. Touto rýchlosťou sa pohybujú nielen elektromagnetické vlny (svetlo), ale aj všetky bezhmotné častice. Vrátane, pravdepodobne, gravitónu, častice gravitačných vĺn. Okrem iného v dôsledku relativistických efektov sa vlastný čas svetla doslova zastaví.

Takéto vlastnosti svetla, najmä nepoužiteľnosť princípu pridávania rýchlostí k nemu, nesedia do hlavy. Mnohé experimenty však potvrdzujú vlastnosti uvedené vyššie a množstvo základných teórií je založených práve na tejto povahe svetla.

Rýchlosť svetla vo vákuu- absolútna hodnota rýchlosti šírenia elektromagnetických vĺn vo vákuu. Vo fyzike sa označuje latinským písmenom c.
Rýchlosť svetla vo vákuu je základná konštanta, nezávisle od výberu inerciálnej referenčnej sústavy.
Podľa definície je to presne tak 299 792 458 m/s (približná hodnota 300 tis. km/s).
Podľa špeciálnej teórie relativity je maximálna rýchlosť pre šírenie akýchkoľvek fyzikálnych interakcií, ktoré prenášajú energiu a informácie.

Ako bola určená rýchlosť svetla?

Prvýkrát bola rýchlosť svetla určená v r 1676 O. K. Roemer zmenami časových intervalov medzi zatmeniami Jupiterových satelitov.

V roku 1728 ho inštaloval J. Bradley na základe jeho pozorovaní aberácií hviezdneho svetla.

V roku 1849 A. I. L. Fizeau bol prvý, kto zmeral rýchlosť svetla podľa času, ktorý svetlo potrebuje na prejdenie presne známej vzdialenosti (základne); Keďže index lomu vzduchu sa veľmi málo líši od 1, pozemné merania dávajú hodnotu veľmi blízku c.
Vo Fizeauovom experimente bol lúč svetla zo zdroja S, odrazený priesvitným zrkadlom N, periodicky prerušovaný rotujúcim ozubeným kotúčom W, prechádzal okolo základne MN (asi 8 km) a odrazený od zrkadla M sa vracal späť do disk. Keď svetlo dopadlo na zub, nedostalo sa k pozorovateľovi a svetlo, ktoré dopadlo do medzery medzi zubami, bolo možné pozorovať cez okulár E. Na základe známych rýchlostí rotácie kotúča, čas, ktorý svetlo potreboval, bola určená cesta cez základňu. Fizeau získal hodnotu c = 313300 km/s.

V roku 1862 J. B. L. Foucault zrealizoval myšlienku vyjadrenú v roku 1838 D. Arago pomocou rýchlo rotujúceho (512 r/s) zrkadla namiesto ozubeného kotúča. Od zrkadla sa lúč svetla nasmeroval na základňu a po návrate opäť dopadol na to isté zrkadlo, ktoré malo čas otočiť sa o určitý malý uhol. So základňou iba 20 m Foucault zistil, že rýchlosť svetlo sa rovná 29800080 ± 500 km/s. Schémy a hlavné myšlienky experimentov Fizeau a Foucaulta boli opakovane použité v nasledujúcich prácach o definícii s.

Tak mimochodom. Rýchlosť svetla vo vákuu a rýchlosť svetla v inom médiu sa môžu dramaticky líšiť. Napríklad v Amerike (bohužiaľ si nepamätám, v ktorom laboratóriu) dokázali spomaliť svetlo takmer až do úplného zastavenia.

Ale svetlo nemôže vyvinúť rýchlosť dlhšie ako 1/299792458 sekundy, pretože... svetlo je obyčajné elektromagnetické vlnenie (rovnaké ako röntgenové lúče alebo tepelné a rádiové vlny), líšia sa len vlnovou dĺžkou a frekvenciou, potom v modernom pohľade ide o vlnenie v stratifikovanom časopriestore a keď túto vlnu kvantujeme, dostaneme fotón (kvantum svetla). Ide o bezhmotnú časticu, preto na fotón nie je čas. To znamená, že pre fotón, ktorý sa zrodil pred miliardami rokov (v porovnaní s dnešným pozorovateľom), neuplynul vôbec žiadny čas. Podľa vzorca E = MC2 (hmotnosť je ekvivalentná energii) možno rýchlosť svetla považovať za postulát, ukáže sa, že ak zrýchlite časticu s nenulovou hmotnosťou (napríklad elektrón) na rýchlosť svetla, potom sa do neho musí napumpovať nekonečné množstvo energie, čo je fyzikálne nemožné. Z toho vyplýva, že rýchlosť bezhmotného fatónu je 1/299792458 sekundy (rýchlosť svetla) je maximálna rýchlosť v našom viditeľnom vesmíre.

Rýchlosť svetla a-priorstvo rovná 299 792 458 m/s.

Moderným trendom je určovanie noriem fyzikálnych jednotiek na základe základných fyzikálnych konštánt a vysoko stabilných prírodných procesov. Hlavnou fyzikálnou veličinou je preto čas (definovaný prostredníctvom frekvencie), pretože technicky maximálna stabilita (a teda presnosť) sa dosahuje práve vo frekvenčnom štandarde. Preto sa snažia redukovať ostatné jednotky merania na frekvenčné a základné konštanty. A preto bol meter, ako jednotka dynu, definovaný prostredníctvom frekvencie, ako najpresnejšie zaznamenanej hodnoty, a základnej konštanty – rýchlosti svetla.

Malá poznámka: definícia merača a štandard merača sú dve rôzne veci. Definícia Meter je vzdialenosť, ktorú svetlo prejde za 1/299 792 458 sekundy. A odkaz elektromer je technické zariadenie, ktorého dizajn môže vychádzať z iných vecí.

Pre jednoduchšie pochopenie možno rýchlosť svetla považovať za 300 000 km za sekundu. Pre porovnanie: Dĺžka zemského rovníka je 40 000 km, to znamená, že v druhom svetle môže obletieť Zem, dokonca aj pozdĺž rovníka, viac ako 7-krát. Toto je veľmi veľká rýchlosť. Ľudia dosiahli maximálnu rýchlosť len 2-3-násobok rýchlosti zvuku, teda asi 3-4 tisíc kilometrov za hodinu, čiže asi 1 km za sekundu. To je rýchlosť svetla v porovnaní s existujúcimi technológiami ľudstva.

Najpresnejšia rýchlosť svetla vo vákuu je 299 792 458 m/s alebo 1 079 252 848,8 kilometrov za hodinu na základe referenčného merača, ktorá bola vykonaná v roku 1975.

Podľa Wikipédie je rýchlosť svetla

299 792 458 m/s je rýchlosť svetla vo vákuu. Pre pohodlie pri riešení problémov použite číslo 300 000 000 m/s Rýchlosť svetla vo vákuu je určená vzorcom:

Ak hovoríme o rýchlosti svetla v akomkoľvek médiu, potom

Rýchlosť svetla vo vzduchu je takmer rovnaká ako rýchlosť svetla vo vákuu.

Ale vo vode je to asi o 25% menej ako vo vzduchu.

Teraz, v dnešnej dobe, keď máme po ruke počítač a internet, nie je problém zistiť, aká je rýchlosť svetla, keďže otvorené informácie a táto hodnota je nasledovná:

299 792 458 metrov za sekundu.

Po zistení takýchto údajov môžete byť samozrejme trochu šokovaní, pretože ide skutočne o obrovskú rýchlosť, ktorá zatiaľ nemá obdobu a je nepravdepodobné, že ju bude možné prekonať.

Tu je ďalší zaujímavý štítok so zaujímavými údajmi:

V roku 1975 bol urobený najväčší objav, konkrétne bola zmeraná rýchlosť svetla, ktorá je:

Pre lepšie pochopenie vám odporúčam pozrieť sa na nákres.

Slnečnému svetlu trvá asi 8 minút a 19 sekúnd, kým dosiahne Zem.

Vo videu nižšie sme sa pokúsili vysvetliť takú veličinu, akou je rýchlosť svetla, v dostupnejšom jazyku, aby sme si predstavili, aká je v ľudskom chápaní rýchla a neprístupná pre reprodukciu.

Zapnuté tento moment Predpokladá sa, že rýchlosť svetla je 299 792 458 metrov za sekundu.

Ak však túto hodnotu nepotrebujete s vedeckou presnosťou, napríklad v školských úlohách, je zvykom túto hodnotu zaokrúhliť na 300 000 000 metrov za sekundu alebo 300 000 kilometrov za sekundu, ako sa hovorí častejšie.

Ak skôr pojem rýchlosti svetla znamenal niečo za hranicami, teraz sa už stavajú hypersonické stíhačky, ktoré by mali vstúpiť do služby do roku 2030.

Rýchlosť svetla je 299 792 458 metrov za sekundu alebo 1 079 252 848,8 kilometrov za hodinu, ktorú prvýkrát určil v roku 1676 Dán O. C. Rmer.

- Aká je rýchlosť svetla vo vákuu?
Verí sa, že rýchlosť svetla je(najpresnejšie meranie) 299 792 458 m/s = 299 792,458 km/s. Počíta sa ako jedna Planckova jednotka. Často sa tieto čísla zaokrúhľujú (napríklad v školských úlohách z fyziky) na 300 000 000 m/s = 300 000 km/s.
Veľmi zaujímavý článok (presnejšie kapitola z učebnice fyziky pre 9. ročník) rozprávajúci o tom, ako dánsky vedec O. Rmer v roku 1676 prvýkrát zmeral približnú rýchlosť svetla. A tu je ďalší článok.
- Aká je rýchlosť šírenia svetla v rôznych priehľadných médiách??
Rýchlosť svetla v rôznych priehľadných médiách je vždy menšia ako rýchlosť svetla vo vákuu, pretože na získanie rýchlosti svetla v akomkoľvek priehľadnom prostredí vydelíme rýchlosť svetla vo vákuu indexom lomu tohto prostredia. . Index lomu vákua rovný jednej .

Ak chcete získať v (rýchlosť svetla v určitom médiu), musíte vydeliť c (rýchlosť svetla vo vákuu) n. Preto je šírenie svetla v akomkoľvek priehľadnom médiu určené vzorcom:
- Aká je rýchlosť svetla vo vzduchu?
Rýchlosť svetla vo vzduchu je, už sme prišli na rýchlosť svetla vo vákuu, ktorú sme vydelili index lomu vzduchu, ktorý sa označuje ako n. A ten istý koeficient závisí od vlnovej dĺžky, tlaku a teploty. To znamená, že pre rôzne n bude rýchlosť svetla vo vzduchu iná, ale určite menšia ako rýchlosť svetla vo vákuu.
- Aká je rýchlosť svetla v skle?
Ako viete, rovnaký vzorec a n sa bude rovnať od 1,47 do 2,04. Ak index lomu skla nie je špecifikovaný, alternatívou je použiť priemernú hodnotu (n = 1,75).
- Aká je rýchlosť svetla vo vode?
Voda má index lomu(n) sa rovná 1,33. potom:
v = c: n = 299 792 458 m/s: 1,33 225 407 863 m/s - rýchlosť svetla vo vode.

Základná fyzikálna konštanta - rýchlosť svetla vo vákuu je 299 792 458 m/s, toto meranie rýchlosti svetla sa uskutočnilo v roku 1975. V škole sa táto hodnota bežne píše 300 000 000 m/s a používa sa na riešenie problémov.

Dokonca aj v dávnych dobách sa snažili zistiť túto hodnotu, ale mnohí vedci verili, že rýchlosť svetla je konštantná. A až v roku 1676 dánsky astronóm Olaf Roemer ako prvý zmeral rýchlosť svetla a podľa jeho výpočtov sa rovnala 220 tisícom kilometrov za sekundu.

Rýchlosť svetla je nulová!

No, začnime tým, že svetlo v celom jeho spektre je neviditeľné.

Nevidíme svetlo!

Vidíme len predmety, ktoré dokážu toto svetlo odrážať.

Príklad: Pozeráme sa na hviezdu na tmavej oblohe (čo je dôležité) a ak sa náhle napríklad medzi našim okom a smerom k hviezde objaví oblak, odrazí toto neviditeľné svetlo.

Toto je prvé.

Svetlo je stojatá vlna.

Svetlo nikam nejde. Svetlo je nesené svietiacim objektom, ktorý toto svetlo odráža, napríklad baterkou s baterkou a vidíme ho ako odraz od baterky, na ktorý dochádza k reakciám.

Baterka nie je zdrojom svetla!

Baterka iba odráža svetlo, ktoré sa objavilo na povrchu baterky chemická reakcia.

To isté platí pre vlákno.

Vezmeme baterku a vyberieme z nej reflektor a v tmavej miestnosti bude rovnomerne svietiť len jedna žiarovka (čo je dôležité), len dosť malý priestor. A bez ohľadu na to, koľko času strávime čakaním, svetlo stále nikam inam nedosiahne. Svetlo zostane na jednom mieste navždy, alebo kým sa zahrievacie vlákno nebude schopné odrážať svetlo (žiara)! Ale ak umiestnime reflektor, uvidíme, že svetlo bolo lokalizované do lúča a bolo schopné preniknúť ďalej bez akéhokoľvek zvýšenia svetelného výkonu, ak zmeníme ohnisko, bez akéhokoľvek zvýšenia výkonu, potom svetlo prenikne ešte ďalej, ale ešte viac je lokalizovaný v obmedzenom lúči.

Ale aj vo veľkej vzdialenosti a dokonca aj mimo smeru lúča, keď sme v úplnej tme, stále uvidíme bod svetla. Zavrieme oči a nič nevidíme, otvoríme ich a hneď vidíme svetlý bod z baterky na tmavom pozadí.

O akej rýchlosti svetla môžeme hovoriť?

Svetlo nemá rýchlosť. Svetlo je stojatá vlna. Stojatá svetelná vlna má schopnosť, pričom jej objem zostáva nezmenený, v dôsledku sily chemickej reakcie, meniť svoju konfiguráciu a stojatá vlna môže byť viditeľná len pri osvetlení predmetov, ktoré stojaté vlnenie odrážajú a vidíme ju ako tzv. svetlý bod na tmavom pozadí a nie navyše.

Keďže ste neuviedli, v akých prostrediach vás rýchlosť svetla zaujíma, budete musieť dať podrobnú odpoveď. Anasteisha Ana presne povedala o rýchlosti svetla vo vákuu. Ale rýchlosť svetla v rôznych médiách nie je konštantná a je nevyhnutne menšia ako vo vákuu. Navyše v tom istom médiu je rýchlosť svetla rôznych vlnových dĺžok odlišná. A táto vlastnosť svetla je veľmi široko používaná, alebo skôr braná do úvahy v optike. V optike sa zaviedol pojem index lomu optického prostredia. Tento parameter ukazuje, koľkokrát je rýchlosť svetla určitej vlnovej dĺžky v danom prostredí menšia ako rýchlosť svetla vo vákuu. Napríklad v optickom skle LK8 je rýchlosť šírenia červeného svetla s vlnovou dĺžkou 706,52 nanometrov 1,46751 krát menšia ako vo vákuu. Tie. rýchlosť červeného svetla v skle LK8 je približne 299 792 458/1,46751 = 204286484 m/s a rýchlosť modrého svetla s vlnovou dĺžkou 479,99 nanometrov je 203113916 m/s. Existujú optické médiá, v ktorých je rýchlosť svetla výrazne nižšia. V laserových kryštáloch pre niektoré vlnové dĺžky je index lomu blízky 2,8. Rýchlosť svetla v týchto kryštáloch je teda takmer trikrát menšia ako rýchlosť svetla vo vákuu.