Колико брзо светлост путује у вакууму

Брзина светлости у вакууму је индикатор који се широко користи у физици и својевремено је омогућио низ открића, као и објашњење природе многих феномена. Постоји неколико важних тачака које треба проучити да бисте разумели тему и разумели како и под којим условима је овај индикатор откривен.

Колика је брзина светлости

Брзина простирања светлости у вакууму сматра се апсолутном вредношћу, која одражава брзину простирања електромагнетног зрачења. Широко се користи у физици и има ознаку у облику малог латиничног слова "с" (пише "тсе").

У вакууму, брзина светлости се користи за одређивање брзине кретања различитих честица.

Према већини истраживача и научника, брзина светлости у вакууму је највећа могућа брзина кретања честица и ширења различитих врста зрачења.

Што се тиче примера појава, то су:

1. Видљиво светло из било ког извор.
2. Све врсте електромагнетног зрачења (као што су рендгенски зраци и радио таласи).
3. Гравитациони таласи (овде се мишљења неких стручњака разликују).

Многе врсте честица могу да путују близу брзине светлости, али никада до ње.

Тачна вредност брзине светлости

Научници су годинама покушавали да утврде колика је брзина светлости, али су тачна мерења извршена 70-их година прошлог века. Коначно индикатор је био 299.792.458 м/с са максималним одступањем од +/-1,2 м. Данас је то непроменљива физичка јединица, пошто је растојање у метру 1/299,792,458 секунде, толико је времена потребно да светлост у вакууму пређе 100 цм.

Сциентифиц формула за одређивање брзине светлости.

Да бисмо поједноставили прорачуне, индикатор је поједностављен на 300.000.000 м/с (3×108 м/с). То је свима познато на курсу физике у школи, тамо се брзина мери у овом облику.

Основна улога брзине светлости у физици

Овај индикатор је један од главних, без обзира на то који се референтни систем користи у студији. Не зависи од кретања извора таласа, што је такође важно.

Инваријантност је постулирао Алберт Ајнштајн 1905. године. То се догодило након што је други научник, Максвел, који није пронашао доказе о постојању луминиферног етра, изнео теорију о електромагнетизму.

Тврдња да се узрочна последица не може преносити брзином већом од брзине светлости данас се сматра сасвим разумном.

Између осталог! Физичари не поричу да се неке од честица могу кретати брзином која прелази разматрани индикатор. Међутим, они се не могу користити за преношење информација.

Историјске референце

Да бисте разумели карактеристике теме и сазнали како су одређени феномени откривени, требало би проучити експерименте неких научника. У 19. веку дошло је до многих открића која су касније помогла научницима, углавном су се тицала електричне струје и феномена магнетне и електромагнетне индукције.

Експерименти Џејмса Максвела

Истраживање физичара потврдило је интеракцију честица на даљину. Касније је то омогућило Вилхелму Веберу да развије нову теорију електромагнетизма. Максвел је такође јасно установио феномен магнетног и електричног поља и утврдио да могу да генеришу једно друго, формирајући електромагнетне таласе. Управо је овај научник први почео да користи ознаку "с", коју и данас користе физичари широм света.

Захваљујући томе, већина истраживача је већ тада почела да говори о електромагнетној природи светлости. Максвел је, проучавајући брзину ширења електромагнетних побуда, дошао до закључка да је овај индикатор једнак брзини светлости, својевремено је био изненађен овом чињеницом.

Захваљујући Максвеловом истраживању постало је јасно да светлост, магнетизам и електрицитет нису одвојени појмови. Заједно, ови фактори одређују природу светлости, јер је то комбинација магнетног и електричног поља које се простире у свемиру.

Шема простирања електромагнетних таласа.

Мајклсон и његово искуство у доказивању апсолутности брзине светлости

Почетком прошлог века већина научника је користила Галилејев принцип релативности, према коме се веровало да су закони механике непромењени, без обзира на то који референтни оквир се користи. Али у исто време, према теорији, брзина простирања електромагнетних таласа треба да се мења када се извор помера. То је било противно и Галилејевим постулатима и Максвеловој теорији, што је био разлог за почетак истраживања.

У то време већина научника је била склона „теорији етра“, према којој индикатори нису зависили од брзине његовог извора, главни одлучујући фактор биле су карактеристике животне средине.

Мајклсон је открио да брзина светлости не зависи од правца мерења.

Пошто се Земља креће у свемиру у одређеном правцу, брзина светлости ће се, према закону сабирања брзина, разликовати када се мери у различитим правцима. Али Мајклсон није нашао никакву разлику у ширењу електромагнетних таласа, без обзира у ком правцу су мерења вршена.

Теорија етра није могла да објасни присуство апсолутне вредности, што је још боље показало њену заблуду.

Специјална теорија релативности Алберта Ајнштајна

Млади научник у то време изнео је теорију која је у супротности са идејама већине истраживача. Према њој, време и простор имају такве карактеристике које обезбеђују непроменљивост брзине светлости у вакууму, без обзира на изабрани референтни оквир. Ово је објаснило неуспешне експерименте Мајклсона, пошто брзина простирања светлости не зависи од кретања њеног извора.

[тдс_цоунцил]Индиректна потврда исправности Ајнштајнове теорије била је „релативност симултаности“, њена суштина је приказана на слици.[/тдс_цоунцил]

Пример како локација особе утиче на њихову перцепцију ширења светлости.

Како је раније мерена брзина светлости?

Многи су покушавали да одреде овај индикатор, али због ниског степена развоја науке, раније је то било проблематично. Дакле, антички научници су веровали да је брзина светлости бесконачна, али су касније многи истраживачи сумњали у овај постулат, што је довело до бројних покушаја да се утврди:

1. Галилео је користио батеријске лампе. Да би израчунао брзину простирања светлосних таласа, он и његов помоћник били су на брдима, међу којима је тачно одређено растојање. Тада је један од учесника отворио фењер, други је морао да уради исто чим је угледао светло. Али ова метода није дала резултате због велике брзине простирања таласа и немогућности да се тачно одреди временски интервал.
2. Олаф Роемер, астроном из Данске, приметио је једну особину док је посматрао Јупитер. Када су Земља и Јупитер били у супротним тачкама у својим орбитама, помрачење Иа (Јупитеровог месеца) каснило је 22 минута у поређењу са самом планетом. На основу овога је закључио да брзина простирања светлосних таласа није бесконачна и да има ограничење. Према његовим прорачунима, цифра је била отприлике 220.000 км у секунди.
   Одређивање брзине светлости према Ремеру.
3. Отприлике у истом периоду енглески астроном Џејмс Бредли је открио феномен аберације светлости, када је услед кретања Земље око Сунца, као и услед ротације око своје осе, због чега се положај звезда на небу а растојање до њих се стално мења.Због ових особина, звезде описују елипсу током сваке године. На основу прорачуна и посматрања, астроном је израчунао брзину, била је 308.000 км у секунди.
   аберација светлости
4. Лоуис Физеау је био први који је одлучио да утврди тачан индикатор кроз лабораторијски експеримент. Уградио је стакло са површином огледала на удаљености од 8633 м од извора, али пошто је растојање мало, било је немогуће извршити тачне прорачуне времена. Затим је научник поставио зупчаник, који је периодично покривао светлост зубима. Променом брзине точка, Физо је одредио којом брзином светлост није стигла да прође између зубаца и врати се назад. Према његовим прорачунима, брзина је била 315 хиљада километара у секунди.
   Искуство Луја Физоа.

Мерење брзине светлости

Ово се може урадити на неколико начина. Не вреди их детаљно анализирати, сваки ће захтевати посебан преглед. Стога је најлакше разумети сорте:

1. Астрономска мерења. Овде се најчешће користе методе Роемера и Бредлија, јер су доказале своју ефикасност и својства ваздуха, воде и друге карактеристике животне средине не утичу на перформансе. У условима свемирског вакуума, тачност мерења се повећава.
2. резонанција шупљине или ефекат кавитета - ово је назив феномена нискофреквентних стојећих магнетних таласа који настају између површине планете и јоносфере. Користећи посебне формуле и податке из мерне опреме, није тешко израчунати вредност брзине честица у ваздуху.
3. Интерферометрија - скуп истраживачких метода у којима се формира неколико врста таласа.Ово резултира ефектом интерференције, што омогућава извођење бројних мерења и електромагнетних и акустичних вибрација.

Уз помоћ посебне опреме, мерења се могу вршити без употребе посебних техника.

Да ли је могућа суперлуминална брзина?

На основу теорије релативности, вишак индикатора физичким честицама нарушава принцип узрочности. Због тога је могуће преносити сигнале из будућности у прошлост и обрнуто. Али у исто време, теорија не пориче да могу постојати честице које се крећу брже, док су у интеракцији са обичним супстанцама.

Ова врста честица се назива тахионима. Што се брже крећу, мање енергије носе.

Видео лекција: Физоов експеримент. Мерење брзине светлости. Физика 11 разред.

Брзина светлости у вакууму је константна вредност и на њој се заснивају многе појаве у физици. Његова дефиниција постала је нова прекретница у развоју науке, јер је омогућила објашњење многих процеса и поједноставила бројне прорачуне.