Как да се измери скоростта на светлината

През 1676 датски астроном Оле Рьомер направи първа приблизителна оценка на скоростта на светлината. Рьомер забелязал една малка разлика в продължителността на затъмненията на луните на Юпитер, и заключи, че движението на Земята или Юпитер се приближава или отдалечава от него, промяна на разстоянието, което трябваше да мине светлината, отразена от спътниците.

Както е показано по-горе, експериментална настройка Fizeau се състои от източник на светлина, полупрозрачно огледало, което отразява само половината от падащата светлина, което позволява на останалите предаде на въртящия механизъм и фиксирания огледалото. Когато светлината пада върху огледалото за половината, това се отразява на предавката, която разделя светлината в греди. След като премине през системата за фокусиране на обектива, всеки лъч светлина, отразена от фиксиран огледалото и се връща обратно към зъбното колело. Като точно измерване на скоростта на въртене, при която зъбното колело се блокира от отразения сноп Fizeau може да изчисли скоростта на светлината. Неговият колега Жан Fuko година по-късно усъвършенства този метод и се, че скоростта на светлината е 297,878 километра в секунда. Тази стойност не е много различен от съвременния стойност 299 792 Km в секунда, което се изчислява, като се умножи дължината на вълната и честотата на лазерното лъчение.

Fizeau експеримент

Както е показано по-горе, светлината преминава напред и се връща по същия разликата между зъбите на колелото в случая, когато се върти бавно (нисш фигурата). Ако колелото се върти бързо (горната фигура), съседните зъби блокира завръщането светлина.

резултати Fizeau

Чрез поставянето на огледалото на разстояние 8,64 км от предавката Fizeau установи, че скоростта на предавка на въртене необходимо за връщане на блокирането на светлинен лъч е 12.6 оборота в секунда. Познаването на тези цифри, както и на разстояние, изминато от светлината, а разстоянието е само една предавка, за да блокира светлинния лъч (равна на ширината на пропастта между зъбите на колелото), тя се изчислява, че е необходимо светлинния лъч 0.000055 секунди, за да се гарантира, че само разстоянието от зъбното колело към огледалото и гърба. Разделяне това време, общо разстояние от 17.28 км, изминати от светлина, Fizeau трябва да му стойност скорост е 312873 километра в секунда.

експеримент Фуко

През 1850 г. френският физик Жан Fuko Fizeau усъвършенства техниката чрез замяна на зъбното колело на ротационен огледало. Светлината от източника на наблюдателя се постигне само в случая, когато огледалото прави пълен оборот на 360 ° за интервал от време между администрацията и връщане на светлинния лъч. Използвайки този метод, Фуко, получени за скоростта на светлината стойност от 297 878 ​​Km в секунда.

Крайният акорд в измерването на скоростта на светлината.

Изобретяването на лазери позволи на физиците да се измери скоростта на светлината с много по-голяма точност, отколкото когато и да било. През 1972 г. учени от Националния институт за стандарти и технологии внимателно измерват дължината на вълната и честотата на лазерния лъч и записани със скоростта на светлината, продуктът на тези две променливи върху стойността на 299792458 метра в секунда (186,282 мили в секунда). Една от последиците от това ново измерение е решението на Генералната конференция по мерки и теглилки да приемат като стандарт м (3,3 фута) разстоянието, което светлината се движи в 1/299792458 секунди. По този начин / със скоростта на светлината, най-важната основна константа по физика, сега е изчислено с много висока надеждност и контролния измервателен уред, може да се определи по-точно от всякога.