Cum se măsoară viteza luminii

În 1676 astronomul danez Ole Roemer a făcut o primă estimare aproximativă a vitezei luminii. Roemer a observat o ușoară diferență în durata eclipselor de satelitii lui Jupiter, și a concluzionat că mișcarea Pământului sau Jupiter se apropie sau se îndepărtează de ea, modifica distanța pe care a trebuit să treacă lumina reflectată de la sateliți.

Așa cum sa arătat mai sus, montajul experimental Fizeau a constat dintr-o sursă de lumină, o oglindă semitransparentă, care reflectă doar jumătate din lumina incidentă, permițând restul să treacă de pe angrenajul rotativ și oglinda fixă. Atunci când lumina este incident pe jumătate oglindă, reflectă pe treapta de viteză, care împarte lumina în grinzi. După trecerea prin sistemul de lentile de focalizare, fiecare fascicul de lumină reflectată de oglinda fixă ​​și sa întors înapoi la roata de viteze. Având măsurarea precisă a vitezei de rotație, la care mecanismul de blocare a fost reflectată grinzi Fizeau posibilitatea de a calcula viteza luminii. Colegul său Zhan Fuko an mai târziu perfecționat această metodă și a luat că viteza luminii este de 297,878 kilometri pe secundă. Această valoare nu este foarte diferită de valoarea modernă a 299 792 kilometri pe secundă, care se calculează prin înmulțirea lungimii de undă și frecvența radiației laser.

Fizeau experiment

Așa cum sa arătat mai sus, lumina merge înainte și se întoarce prin aceeași diferența dintre dinții roții în cazul în care acesta este rotit lent (figura de jos). În cazul în care roata se rotește rapid (figura de sus), blocurile adiacente dinte lumina se întoarce.

rezultate Fizeau

Prin plasarea oglinzii la o distanță de 8,64 km de uneltele Fizeau stabilit că viteza de viteze de rotație necesară pentru revenirea blocarea unui fascicul de lumină a fost de 12,6 rotații pe secundă. Cunoscând aceste cifre, precum și distanța parcursă de lumină, iar distanța a fost doar o treaptă de viteză, pentru a bloca fasciculul de lumină (egală cu lățimea a diferenței dintre dinții roții), se calculează că fasciculul de lumină necesară 0.000055 secunde pentru a se asigura că doar distanța de la roata dințată a oglinzii și din spate. Împărțind De data aceasta, o distanță totală de 17.28 kilometri parcurși de lumină, Fizeau ajuns la valoarea lui de viteză este de 312873 de kilometri pe secundă.

experimentul Foucault

În 1850, fizicianul francez Zhan Fuko Fizeau perfecționat tehnica prin înlocuirea roții dințate pe o oglindă rotativă. Lumina de la sursa la observatorul atins numai în cazul în care oglinda face o rotație completă de 360 ​​° pentru un interval de timp între administrarea și fasciculul de lumină de întoarcere. Folosind această metodă, Foucault primit pentru viteza luminii valoarea de 297 878 ​​kilometri pe secundă.

Coarda finală în măsurarea vitezei luminii.

Invenția de lasere a permis fizicienilor pentru a măsura viteza luminii cu precizie mult mai mare decât oricând înainte. În 1972, oamenii de stiinta de la Institutul Național de Standarde și Tehnologie măsurate cu atenție lungimea de undă și frecvența fasciculului laser și a înregistrat viteza luminii, produsul acestor două variabile asupra valorii 299792458 de metri pe secundă (186,282 mile pe secundă). Una dintre consecințele acestei noi dimensiuni a fost decizia Conferinței Generale de Măsuri și Greutăți pentru a accepta ca un contor standard (3,3 picioare) distanță care lumina călătorește în 1/299792458 secunde. Astfel / viteza luminii, cea mai importantă constantă fundamentală în fizică, este acum calculată cu fiabilitate foarte ridicată și contorul de referință poate fi determinată mult mai multă precizie decât oricând înainte.