Скорость света (10.09.2021 г.)
Скорость перемещения света на заданное расстояние испокон веков интересовала исследователей. Попытки измерить эту величину предпринимались постоянно, но ученым не хватало знаний и инструментов для точного измерения скорости света. Старания не прошли даром, опыты и расчеты легли в основу современных теорий.
Теории и расчеты прошлых столетий
Первые расчеты пытался провести Галилей с помощником. Взяв зажженные фонари, они отправились на холмы, которые находились на определенном расстоянии друг от друга. Галилей и помощник через равные промежутки времени зажигали и гасили фонари, каждый со своего холма. Рассчитать скорость света не удалось, так как не было учтено, что расстояние между ними должно быть в миллионы раз больше.
Величина считалась неизмеримой или бесконечной до второй половины XVII века. В это время астроном Олаф Ремер решил измерить скорость света на основе наблюдений за затмением спутника Юпитера. Выяснилось, что расчетные и реальные данные не совпадают. Олаф предположил, что расхождения связаны с его положением относительно затмения. Сопоставив положение Земли относительно Юпитера, ученый вычислил первое значение скорости светового потока – 220 тыс. км/с. Ремер рассчитывал, что по мере удаления Земли от Юпитера на расстояние, равное диаметру орбиты Земли, менялся период запаздывания. Его максимальное значение составило 22 минуты.
В XIX веке появились возможности построения экспериментальных установок. Первой такой установкой стало зеркало Физо, французский ученый направлял в него луч света, который отражался и преломлялся в специальных приспособлениях: колесах с зубьями и отражающих поверхностях. Предметы были расположены на расстоянии более 8 км друг от друга. По расчетам Физо, показатель составил 313 тыс. км/с.
Только с открытием лазерного луча удалось точно измерить скорость света: с небольшим округлением она равняется 300 тыс. км/с. Точным измерениям способствовало также уточненное определение метра в Международной системе единиц.
Зависимость скорости света от среды
Свет движется с разной скоростью в зависимости от среды. В вакууме и воздушных средах она равна, а в других субстанциях скорость меньше. Скорость зависит от оптической плотности среды – чем выше этот показатель, тем меньше скорость света. При расчете опираются на электромагнитный волновой процесс, используют формулу:
c = λT, где λ – длина световой волны, а ν – частота колебаний.
Современные методики расчетов
В нашем веке для измерения величины используют астрономические методики, а также специальное оборудование. Нередко применяют метод Физо в усовершенствованном виде, вместо зубчатого колеса применяется модулятор, который регулирует лучи света. Дополнительно в системе участвуют приемник – фотоэлемент и источник света – лазер. Эти детали дают возможность снизить погрешность измерений.
Возможно ли превышение скорости света?
Этот вопрос соотносится с вопросом изобретения машины времени, который до настоящего времени будоражит умы ученых и обывателей.
Похоже, что разгадка где-то рядом, постепенно становятся ближе и понятнее мельчайшие частицы атома, которые ранее невозможно было выделить.
Известен эксперимент, который проводится современными физиками. Мельчайшие частицы разгоняют в адронном коллайдере, при этом выделяется энергия, которая приближаясь к показателям скорости света, стремится к бесконечности и по расчетам, будет превышать скорость распространения света. Ученые предполагают, что свет: не самая быстрая энергия во Вселенной. Скорее всего, скоро откроют новые частицы, скорость которых будет на порядок выше.
