Действительно, как? Как измерить самую высокую скорость во Вселенной в наших скромных, Земных условиях? Нам уже не нужно ломать над этим голову – ведь за несколько веков столько людей трудилось над этим вопросом, разрабатывая методы измерения скорости света. Начнем рассказ по порядку.
Скорость света – скорость распространения электромагнитных волн в вакууме. Она обозначается латинской буквой c. Скорость света равняется приблизительно 300 000 000 м/с.
Сначала над вопросом измерения скорости света вообще никто не задумывался. Есть свет – вот и отлично. Затем, в эпоху античности, среди ученых философов господствовало мнение о том, что скорость света бесконечна, то есть мгновенна. Потом было Средневековье с инквизицией, когда главным вопросом мыслящих и прогрессивных людей был вопрос «Как бы не попасть в костер?» И только в эпохи Возрождения и Просвещения мнения ученых расплодились и, конечно же, разделились.
Так, Декарт, Кеплер и Ферма были того же мнения, что и ученые античности. А вот Галилео Галилей считал, что скорость света конечна, хоть и очень велика. Собственно, он и произвел первое измерение скорости света. Точнее, предпринял первую попытку по ее измерению.
Опыт Галилея
Опыт Галилео Галилея был гениален в своей простоте. Ученый проводил эксперимент по измерению скорости света, вооружившись простыми подручными средствами. На большом и известном расстоянии друг от друга, на разных холмах, Галилей и его помощник стояли с зажженными фонарями. Один из них открывал заслонку на фонаре, а второй должен был проделать то же самое, когда увидит свет первого фонаря. Зная расстояние и время (задержку перед тем, как помощник откроет фонарь) Галилей рассчитывал вычислить скорость света. К сожалению, для того, чтобы этот эксперимент увенчался успехом, Галилею и его помощнику нужно было выбрать холмы, которые находятся на расстоянии в несколько миллионов километров друг от друга. Хотелось бы напомнить, что вы можете заказать эссе, оформив заявку на сайте.
Опыты Рёмера и Брэдли
Первым удачным и на удивление точным опытом по определению скорости света был опыт датского астронома Олафа Рёмера. Рёмер применил астрономический метод измерения скорости света. В 1676 он наблюдал в телескоп за спутником Юпитера Ио, и обнаружил, что время наступления затмения спутника меняется по мере отдаления Земли от Юпитера. Максимальное время запаздывания составило 22 минуты. Посчитав, что Земля удаляется от Юпитера на расстояние диаметра земной орбиты, Рёмер разделил примерное значение диаметра на время запаздывания, и получил значение 214000 километров в секунду. Конечно, такой подсчет был очень груб, расстояния между планетами были известны лишь примерно, но результат оказался относительно недалек от истины.
Опыт Брэдли. В 1728 году Джеймс Брэдли оценил скорость света наблюдая абберацию звезд. Абберация – это изменение видимого положения звезды, вызванное движением земли по орбите. Зная скорость движения Земли и измерив угол абберации, Брэдли получил значение в 301000 километров в секунду.
Опыт Физо
К результату опыта Рёмера и Брэдли тогдашний ученый мир отнесся с недоверием. Тем не менее, результат Брэдли был самым точным на протяжении сотни с лишним лет, аж до 1849 года. В тот год французский ученый Арман Физо измерил скорость света методом вращающегося затвора, без наблюдений за небесными телами, а здесь, на Земле. По сути, это был первый после Галилея лабораторный метод измерения скорости света. Приведем ниже схему его лабораторной установки.
Свет, отражаясь от зеркала, проходил через зубья колеса и отражался от еще одного зеркала, удаленного на 8,6 километров. Скорость колеса увеличивали до того момента, пока свет не становился виден в следующем зазоре. Расчеты Физо дали результат в 313000 километров в секунду. Спустя год подобный эксперимент с вращающимся зеркалом быо проведен Леоном Фуко, получившим результат 298000 километров в секунду.
С появлением мазеров и лазеров у людей появились новые возможности и способы для измерение скорости света, а развитие теории позволило также рассчитывать скорость света косвенно, без проведения прямых измерений.
Самое точное значение скорости света
Человечество накопило огромный опыт по измерению скорости света. На сегодняшний день самым точным значением скорости света принято считать значение 299 792 458 метров в секунду, полученное в 1983 году. Интересно, что дальнейшее, более точное измерение скорости света, оказалось невозможным из-за погрешностей в измерении метра. Сейчас значение метра привязано к скорости света и равняется расстоянию, которое свет проходит за 1 / 299 792 458 секунды.
Напоследок, как всегда, предлагаем посмотреть познавательное видео. Друзья, даже если перед Вами стоит такая задача, как самостоятельное измерение скорости света подручными средствами, Вы можете смело обратиться за помощью к нашим авторам. Заказать контрольную работу онлайн вы можете оформив заявку на сайте Заочника. Желаем Вам приятной и легкой учебы!
ВикиЧтение
Что такое теория относительности [3-е, дополненное издание]
Ландау Лев Давидович
Можно ли изменить скорость света?
Можно ли изменить скорость света?
Сама по себе огромная скорость распространения света не является чем-то особенно удивительным. Поразительно то, что эта скорость отличается строгим постоянством.
Движение любого тела всегда можно искусственно замедлить или ускорить. Даже пули. Поставим на пути мчащейся пули ящик с песком. Пробив ящик, пуля потеряет часть скорости и полетит медленнее.
Совсем иначе обстоит дело со светом. В то время как скорость пули зависит от конструкции ружья и свойств пороха, скорость света одинакова при всех источниках света.
Поставим на пути луча стеклянную пластинку. Во время прохождения пластинки скорость света уменьшится, поскольку в стекле она меньше, чем в пустоте. Однако, выйдя из пластинки, свет вновь пойдет со скоростью 300 000 километров в секунду!
Распространение света в пустоте, в отличие от всех других движений, обладает тем важнейшим свойством, что его нельзя замедлить или ускорить. Какие бы изменения ни претерпевал луч света в веществе, по выходе в пустоту он распространяется с прежней скоростью.
Читайте также
Скорость света
Скорость света
В Галилеевых «Беседах о двух новых науках» мы находим разговор учителя и его учеников о скорости света:Сагредо: Но какого рода и какой степени быстроты должно быть это движение света? Должны ли мы считать его мгновенным или же совершающимся во времени, как
И скорость относительна!
И скорость относительна!
Из принципа относительности движения следует, что говорить о прямолинейном и равномерном движении тела с некоторой скоростью, не указывая, относительно какой из покоящихся лабораторий измерена скорость, имеет столь же мало смысла, как говорить
IV. Можно ли развить скорость света (и поглядеть на себя в зеркало)?
IV. Можно ли развить скорость света (и поглядеть на себя в зеркало)?
Мы ушли страшно далеко от первоначального вопроса, и это никуда не годится, потому что это очень хороший вопрос — настолько хороший, что его задавал себе сам Эйнштейн. Однако вам, наверное, кажется, что мы
II. Можно ли изменить реальность, если просто смотреть на нее?
II. Можно ли изменить реальность, если просто смотреть на нее?
Свет, безусловно, волна. Эксперимент Юнга с двойной щелью доказывает это окончательно и бесповоротно. Ну что, вопрос закрыт?Размечтались. Ньютон был абсолютно убежден, что свет состоит из частиц, и он был не
VII. Так каковы же мои шансы изменить прошлое?
VII. Так каковы же мои шансы изменить прошлое?
Послушайте, в конце концов, я могу создать машину времени или нет?!Вы? Едва ли.Возможно ли это физически для сулерцивилизации? Вероятно, но это сильно зависит от существования всякой всячины вроде кротовых нор, космических струн
Модуляция света. Преобразование света
Модуляция света. Преобразование света
Об активном отношении человека к природе
Могущество разума человека состоит в его активном отношении к природе. Человек не только созерцает, но и преобразует природу. Если бы он только пассивно созерцал свет, как нечто найденное в
Скорость света — первая фундаментальная константа
Скорость света — первая фундаментальная константа
Среди неудач Галилея одна столь поучительна, что язык не поворачивается назвать ее неудачей.В своей последней книге Галилей рассказал о попытке измерить скорость света, и, судя по всему, поводом стало измерение другой
Электродинамика. Скорость света
Электродинамика. Скорость света
Изменить представление о пространстве и времени решающим образом стало возможным только после успехов в исследовании природы электричества и магнетизма. Пропуская имена ряда замечательных ученых, совершивших открытия в этой области,
132. Что такое скорость света и почему она так важна?
132. Что такое скорость света и почему она так важна?
Скорость света (с) играет роль бесконечной скорости во Вселенной. Точно так же, как недосягаема бесконечность, скорость света недостижима для материального объекта.Почему с недостижима? Энергия связана с массой. Если
Скорость звука
Скорость звука
Не надо бояться грома после того, как сверкнула молния. Вы, наверное, слыхали об этом. А почему? Дело в том, что свет распространяется несравненно быстрее, чем звук, – практически мгновенно. Гром и молния происходят в один и тот же момент, но молнию мы видим в
Скорость звука
Скорость звука
Случалось ли вам наблюдать издали за дровосеком, рубящим дерево? Или, быть может, вы следили за тем, как вдали работает плотник, вколачивая гвозди? Вы могли заметить при этом очень странную вещь: удар раздается не тогда, когда топор врезается в дерево или
IV. Можно ли развить скорость света (и поглядеть на себя в зеркало)?
IV. Можно ли развить скорость света (и поглядеть на себя в зеркало)?
Мы ушли страшно далеко от первоначального вопроса, и это никуда не годится, потому что это очень хороший вопрос – настолько хороший, что его задавал себе сам Эйнштейн. Однако вам, наверное, кажется, что мы
II. Можно ли изменить реальность, если просто смотреть на нее?
II. Можно ли изменить реальность, если просто смотреть на нее?
Свет, безусловно, волна. Эксперимент Юнга с двойной щелью доказывает это окончательно и бесповоротно. Ну что, вопрос закрыт?Размечтались. Ньютон был абсолютно убежден, что свет состоит из частиц, и он был не
VII. Так каковы же мои шансы изменить прошлое?
VII. Так каковы же мои шансы изменить прошлое?
Послушайте, в конце концов, я могу создать машину времени или нет?!Вы? Едва ли.Возможно ли это физически для суперцивилизации? Вероятно, но это сильно зависит от существования всякой всячины вроде кротовых нор, космических струн
Мы часто слышим фразу «скорость света», думая о повышенном ускорении. Это потому, что свет обычно проходит около 240,000 XNUMX миль от Луны до Земли за секунды. Но знаете ли вы, что его также можно замедлить?
В 1999 году физик из Гарварда Лене Хау смогла снизить скорость света до 17 метров в секунду. Практически скорость автомобиля в час пик. К 2001 году она смогла полностью выключить свет.
Как это было возможно?
Хау смог изменить скорость света, открыв совершенно новое состояние материи. Когда атомы плотно упакованы вместе при низких температурах в пространстве с высоким вакуумом, они теряют свою идентичность как отдельные частицы. Вместо этого они сливаются вместе и начинают действовать как единый суператом.
В этом странном состоянии материи свет приобретает более человеческое измерение; вы можете почти прикоснуться к нему.
Лене Хау
Хау был ведущим ученым в эксперименте, который проводился в Институте науки Роуленда. Включены и другие члены команды; Закари Даттон, Сайрус Бехрузи и Стив Харрис. (Источник: Гарвардский)
Почему они это изучали?
Основной причиной было чистое любопытство по поводу нового состояния материи. В ходе этого процесса они смогли определить несколько практических применений замедления света, в том числе создание новых типов лазеров и возможность передавать данные, изображения и даже звук с меньшей мощностью и пространством.
Мы сделали это, потому что нам интересно узнать об этом новом состоянии материи. Мы хотели понять это, открыть для себя все, что с ним можно сделать.
Лене Хау
На создание контейнера для новой материи команде Хау потребовалось несколько лет. Этому предшествовала серия длительных пробных запусков, чтобы убедиться, что все параметры работают правильно. (Источник: Гарвардский)
Как прошел эксперимент?
Исследование Хау доказывает, что скорость света можно изменять. Результаты эксперимента были более чем положительными.
Так много всего нужно сделать правильно, но результаты, наконец, превзошли наши ожидания. Удивительно видеть, как луч света почти остановился.
Лене Хау
(Источник: Гарвардский)
Была ли это первая попытка изучить новую форму материи?
Быстрый ответ на этот вопрос — нет. Идея новой формы материи была впервые предложена в 1924 году Альбертом Эйнштейном и Сатьендрой Нат Бозе. Согласно их теории, когда атомы подходят достаточно близко друг к другу при низких температурах, они блокируются. Это то, что Хау назвал единым шаром материи, производящим волны.
Несмотря на то, что эта теория существует с 20-х годов, на самом деле это было сделано только в 1995 году. Конденсат Бозе-Эйнштейна намного опередил свое время. Им просто нужна была правильная технология, чтобы сделать это возможным. (Источник: Гарвардский)
Как эта технология может помочь в нашей повседневной жизни?
Уменьшение скорости света таким образом не нарушает напрямую никаких принципов физики. Согласно теории относительности ничего не меняется.
Однако замедление света, безусловно, может помочь нам понять причудливое состояние вещества конденсата Бозе-Эйнштейна. Технологии, выходящие за рамки старых ограничений, всегда дороги и непрактичны с самого начала; тогда они становятся дешевле и удобнее.
Лене Хау
(Источник: Гарвардский)