![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1789/image_e03x0WZqGHt4P8Hd.jpg)
Monet ihmiset ovat jo varhaisesta lapsuudesta saaneet tietää sellaisen käsitteen kuin "valon nopeus" olemassaolosta. Mutta kaikki eivät tiedä yksityiskohtaisesti ilmiöstä.
Monet kiinnittivät huomiota siihen, että ukonilman aikana salaman salaman ja ukkosen äänen välillä on viive. Taudinpurkaus pääsääntöisesti meihin nopeammin. Tämä tarkoittaa, että sen nopeus on suurempi kuin äänen. Mikä syy tähän on? Mikä on valon nopeus ja kuinka sitä mitataan?
Mikä on valon nopeus?
Ymmärretään ensin, mikä valon nopeus on. Tieteellisesti tämä on sellainen määrä, joka osoittaa kuinka nopeasti säteet liikkuvat tyhjiössä tai ilmassa. Sinun on myös tiedettävä, mikä valo on. Tätä säteilyä ihmisen silmä havaitsee. Nopeus riippuu ympäristöolosuhteista sekä muista ominaisuuksista, esimerkiksi taiteesta.
Mielenkiintoinen fakta: Valon kulkeminen 1,25 sekuntia maasta satelliittiin, kuuhun.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1789/image_36zSBz7mIbyzCFb0q.jpg)
Mikä on valon nopeus omien sanojesi mukaan?
Yksinkertaisesti sanottuna valon nopeus on aikajakso, jonka aikana valonsäde kulkee minkä tahansa matkan. Aika mitataan yleensä sekunteina. Jotkut tutkijat kuitenkin käyttävät erilaisia yksiköitä. Etäisyys mitataan myös eri tavoin. Pohjimmiltaan - tämä on mittari. Eli tätä arvoa pidetään m / s. Fysiikka selittää tämän seuraavasti: ilmiö, joka liikkuu tietyllä nopeudella (vakiona).
Tarkastellaan seuraavaa esimerkkiä helpottaaksesi ymmärtämistä. Pyöräilijä liikkuu nopeudella 20 km / h. Hän haluaa kiinni auton kuljettajaan, jonka nopeus on 25 km / h. Jos lasket, auto menee 5 km / h nopeammin kuin pyöräilijä. Valonsäteillä asiat ovat erilaisia. Ei ole väliä kuinka nopeasti ensimmäinen ja toinen ihminen liikkuvat, valo heihin nähden liikkuu vakionopeudella.
Mikä on valon nopeus?
Eri olosuhteet vaikuttavat valoon, kun ne eivät ole tyhjiössä. Aine, jonka läpi säteet kulkevat, mukaan lukien. Jos metrien lukumäärä sekunnissa ei muutu ilman happea pääsyä, ympäristössä, jossa on pääsy ilmaan, arvo muuttuu.
Valo kulkee hitaammin erilaisten materiaalien, kuten lasin, veden ja ilman, läpi. Tälle ilmiölle annetaan taitekerroin kuvaamaan kuinka paljon ne hidastavat valon liikettä. Lasin taitekerroin on 1,5, mikä tarkoittaa, että valo kulkee sen läpi nopeudella noin 200 tuhat kilometriä sekunnissa. Veden taitekerroin on 1,3 ja ilman taitekerroin on hiukan yli 1, mikä tarkoittaa, että ilma hidastaa vain vähän valoa.
Tästä syystä ilman tai nesteen läpi kulkemisen jälkeen nopeus hidastuu, vähentyen kuin tyhjiössä. Esimerkiksi eri säiliöissä säteiden liikkumisen nopeus on 0,75 avaruuden nopeudesta. Lisäksi normaalipaineella 1,01 bar nopeus hidastuu 1,5-2%. Toisin sanoen maanpäällisissä olosuhteissa valon nopeus vaihtelee ympäristöolosuhteiden mukaan.
Tällaiselle ilmiölle he keksivät erityisen käsitteen - taittumisen. Eli valon taittuminen. Sitä käytetään laajasti erilaisissa keksinnöissä. Refractor on esimerkiksi teleskooppi, jossa on optinen järjestelmä. Tämän avulla luodaan myös kiikarit ja muut laitteet, joiden ydin on optiikan käyttö.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1789/image_ienYns1Xsw2J.jpg)
Yleensä pienin säde voidaan taiteta kulkemalla tavallisen ilman läpi. Erityisesti luodun optisen lasin läpi kulkiessa nopeus on noin 195 tuhatta kilometriä sekunnissa. Tämä on melkein 105 tuhatta km / s vähemmän kuin vakio.
Valon nopeuden tarkin arvo
Fyysikot ovat vuosien varrella hankkineet kokemusta valonsäteiden nopeuden tutkimisesta. Tällä hetkellä valonopeuden tarkin arvo on 299 792 kilometriä sekunnissa. Vakio perustettiin vuonna 1933. Numero on edelleen merkityksellinen.
Indikaattorin määrittämiseen liittyi kuitenkin lisävaikeuksia.Tämä johtui mittarivirheestä. Nyt itse mittari riippuu suoraan valon nopeudesta. Se on yhtä suuri kuin etäisyys, jota säteet kulkevat tietyssä sekunnissa - 1 / valon nopeus.
Mikä on valon nopeus tyhjiössä?
Koska tyhjössä olevat olosuhteet eivät vaikuta valoon, sen nopeus ei muutu kuin maan päällä. Valon nopeus tyhjiössä on 299 792 kilometriä sekunnissa. Tämä indikaattori on raja. Uskotaan, että mikään maailmassa ei voi liikkua nopeammin, jopa kosmiset kehot, jotka liikkuvat melko nopeasti.
Esimerkiksi hävittäjä, Boeing X-43, joka ylittää äänen nopeuden melkein 10 kertaa (yli 11 tuhat km / h), lentää hitaammin kuin keila. Jälkimmäinen liikkuu yli 96 tuhatta kilometriä tunnissa nopeammin.
Kuinka valon nopeus mitattiin?
Ensimmäiset tutkijat yrittivät mitata tätä arvoa. Käytettiin erilaisia menetelmiä. Antiikin aikana tiedemiehet uskoivat sen olevan ääretön, joten sitä on mahdotonta mitata. Tämä mielipide pysyi pitkään, aina 16-17-luvulle saakka. Noina päivinä ilmestyi muita tutkijoita, jotka ehdottivat, että keilalla on loppu ja että nopeus voidaan mitata.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1789/image_24akhc35r889b1S5NUt97K.jpg)
Kuuluisa tanskalainen tähtitieteilijä Olaf Roemer toi tiedon valon nopeudesta uudelle tasolle. Hän huomasi, että Jupiterin kuunpimennys on myöhässä. Aikaisemmin kukaan ei kiinnittänyt huomiota tähän. Tämän seurauksena hän päätti laskea nopeuden.
Hän esitti likimääräisen nopeuden, joka oli noin 220 tuhatta kilometriä sekunnissa. Myöhemmin englantilainen tutkija James Bradley aloitti tutkimuksen. Vaikka hän ei ollut täysin oikeassa, hän lähestyi hiukan nykyisiä tutkimustuloksia.
Jonkin ajan kuluttua useimmat tutkijat kiinnostuivat tästä määrästä. Tutkimukseen osallistui ihmisiä eri maista. Kuitenkin 1900-luvun 70-luvulle saakka ei ollut suuria löytöjä. 1970-luvulta lähtien, kun keksittiin lasereita ja maseereja (kvanttigeneraattoreita), tutkijat tekivät tutkimusta ja saivat tarkan nopeuden. Nykyarvolla on ollut merkitystä vuodesta 1983. Korjatut vain pienet virheet.
Galileon kokemus
Italialainen tutkija yllätti kaikki noiden vuosien tutkijat kokemuksensa yksinkertaisuudella ja nerokkuudella. Hän onnistui mittaamaan valon nopeuden tavallisilla työkaluilla, jotka olivat hänen ulottuvillaan.
Hän ja hänen assistenttinsa kiipesivat naapurimaiden kukkuloille, laskien aiemmin etäisyyden niiden välillä. He ottivat valaisimet valaisimiin, varustettiin heijastimilla, jotka avaavat ja sulkevat valot. He puolestaan avasivat ja sulkivat valon, yrittivät laskea valon nopeuden. Galileo ja avustaja tiesivät etukäteen, minkä viiveellä he avaavat ja sulkevat valon. Kun yksi on avannut, toinen tekee saman.
Koe kuitenkin epäonnistui. Jotta se toimisi, tutkijoiden on seisottava miljoonien kilometrien päässä toisistaan.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1789/image_Pzsahm1Lbm.jpg)
Römerin ja Bradleyn kokemus
Tämä tutkimus on jo kirjoitettu lyhyesti edellä. Tämä on ajan edistyneimpiä kokemuksia. Römer käytti astronomian osaamista säteiden nopeuden mittaamiseen. Se tapahtui vuonna 1600-luvun 76.
Tutkija havaitsi Ion (Jupiterin satelliitti) kaukoputken kautta. Hän löysi seuraavan mallin: mitä enemmän planeettamme siirtyy pois Jupiterista, sitä suurempi viive Ion pimennykseen. Suurin viive oli 21-22 minuuttia.
Olettaen, että satelliitti liikkuu etäisyydellä, joka on yhtä suuri kuin kiertoradan halkaisija, tutkija jakoi etäisyyden ajan mukaan. Seurauksena hän sai 214 tuhatta kilometriä sekunnissa. Vaikka tätä tutkimusta pidetään hyvin likimääräisenä, koska etäisyys oli likimääräinen, se lähestyi nykyistä indikaattoria.
1800-luvulla James Bradley täydensi tutkimusta. Tätä varten hän käytti aberraatiota - kosmisen kehon aseman muutosta, joka johtui maan liikkeestä auringon ympärillä. James mittasi aberraation kulmaa ja tietäen planeettamme nopeuden, hän sai arvon 301 tuhatta kilometriä sekunnissa.
Fizeaun kokemus
Tutkijat ja tavalliset ihmiset suhtautuivat skeptisesti Römerin ja James Bradleyn kokemuksiin. Tästä huolimatta tulokset olivat lähinnä totuutta ja merkityksellisiä yli vuosisadan. 1800-luvulla Ranskan pääkaupungista Pariisista toiminut tutkija Arman Fizeau osallistui tämän määrän mittaamiseen. Hän käytti kiertyvää suljinmenetelmää. Samoin kuin Galileo Galilei hänen avustajansa kanssa, Fizeau ei tarkkaillut taivaankappaleita, vaan tutkinut laboratorio-olosuhteissa.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1789/image_y0Bzrw00cOzCO9.jpg)
Kokemuksen periaate on yksinkertainen. Valonsäde oli suunnattu peiliin. Heijastaen sitä, valo kulki pyörän hampaiden läpi. Sitten se osui toiseen heijastavaan pintaan, joka sijaitsi 8,6 km: n etäisyydellä. Pyörää pyöritettiin lisäämällä nopeutta, kunnes palkki oli näkyvissä seuraavassa raossa. Laskelmien jälkeen tiedemies sai tuloksen 313 tuhatta km / s.
Myöhemmin ranskalainen fyysikko ja tähtitieteilijä Leon Foucault toisti tutkimuksen tuloksella 298 tuhat km / s. Tarkein tulos tuolloin. Myöhemmät mittaukset suoritettiin lasereilla ja masereilla.
Onko superluminal nopeus mahdollista?
Siellä on esineitä, jotka ovat valon nopeutta nopeampia. Esimerkiksi auringonsäteet, varjo, aallon värähtely. Vaikka teoriassa ne voivat kehittää superluminal nopeutta, niiden lähettämä energia ei ole yhtä suuri kuin heidän liikevektorinsa.
Jos valonsäde kulkee esimerkiksi lasin tai veden läpi, elektronit voivat ohittaa sen. Niiden nopeutta ei ole rajoitettu. Siksi tällaisissa olosuhteissa valo ei liiku nopeammin kuin kukaan muu.
Tätä ilmiötä kutsutaan Vavilov-Cherenkov -vaikutus. Yleisimmin löytyy syvistä säiliöistä ja reaktoreista.