多くの人が、幼児期から「光の速度」などの概念の存在を知っていました。しかし、誰もがこの現象について詳しく知っているわけではありません。
雷雨の間、稲妻の閃光と雷の音の間に遅れがあるという事実に多くの人が注意を引きました。発生は、原則として、より早く到達します。これは、音よりも速度が速いことを意味します。これの理由は何ですか？光速とは何ですか？それはどのように測定されますか？
光速はどれくらいですか？
まず、光の速さを理解しましょう。科学的には、これは光線が真空中または空気中でどれほど速く移動するかを示すような量です。また、光とは何かを知る必要があります。これは人間の目が感知する放射線です。速度は、環境条件だけでなく、屈折などの他のプロパティにも依存します。
興味深い事実：光が地球から衛星である月に移動するのに1.25秒かかります。
あなた自身の言葉で光の速度は何ですか？
簡単に言えば、光の速度は、光ビームが任意の距離を移動する時間の長さです。時間は通常秒単位で測定されます。ただし、一部の科学者は異なる単位を使用しています。距離もさまざまな方法で測定されます。基本的に-これはメーターです。つまり、この値はm / sで考慮されます。物理学はこれを次のように説明しています：特定の速度（一定）で動く現象。
わかりやすくするために、次の例を見てみましょう。サイクリストは時速20 kmで移動します。彼は、時速25 kmの車の運転手に追いつきたいと思っています。数えると、車はサイクリストより5 km / h速く進みます。光線によって、状況は異なります。最初の人と2番目の人がどれだけ速く動いても、それらに対する光は一定の速度で動いています。
光速はどれくらいですか？
真空状態でない場合、さまざまな条件が光に影響を与えます。光線が通過する物質。 1秒あたりのメートル数が酸素へのアクセスなしで変化しない場合、空気へのアクセスがある環境では、値が変化します。
光はガラス、水、空気などのさまざまな物質の中をゆっくりと移動します。この現象には、屈折率が与えられ、光の動きをどれだけ遅くするかを説明します。ガラスの屈折率は1.5です。つまり、光は毎秒約20万キロの速度で通過します。水の屈折率は1.3で、空気の屈折率は1をわずかに上回っています。つまり、空気はわずかに光を遅くします。
したがって、空気または液体を通過した後、速度は遅くなり、真空中よりも低くなります。たとえば、さまざまな貯水池では、光線の移動速度は空間での速度の0.75です。また、標準圧力が1.01 barの場合、速度は1.5〜2％遅くなります。つまり、地球の条件下では、光の速度は環境条件によって異なります。
そのような現象のために、彼らは特別な概念を思いつきました-屈折。つまり、光の屈折です。さまざまな発明で広く使用されています。たとえば、屈折器は光学系を備えた望遠鏡です。また、これを利用して双眼鏡などの機器も作られ、その本質は光学の使用です。
一般に、最小の光線は通常の空気を通過することで屈折できます。特別に作成された光学ガラスを通過するときの速度は、毎秒約195,000キロです。これは、定数よりもほぼ10万km / s少ないです。
光速の最も正確な値
長年にわたって物理学者は光線の速度を研究する経験を積んできました。現在、光速の最も正確な値は 毎秒299,792キロメートル。定数は1933年に確立されました。数はまだ関連しています。
しかし、指標の決定にはさらなる困難が生じた。これはメーターのエラーによるものでした。現在、メーター自体は光速に直接依存しています。これは、光線が特定の秒数で移動する距離に等しくなります-1 /光の速度。
真空中の光速はどれくらいですか？
光は真空中のさまざまな条件の影響を受けないので、その速度は地球のように変化しません。 真空中の光の速度は毎秒299,792キロです。この指標は限界です。かなり速く動く宇宙体でさえ、世界で速く動くことができるものはないと信じられています。
たとえば、戦闘機のボーイングX-43は、音速をほぼ10倍（11,000 km / h以上）超え、ビームよりも遅い速度で飛行します。後者は時速96,000キロ以上の速度で動きます。
光の速度はどのように測定されましたか？
最初の科学者はこの値を測定しようとしました。異なる方法が使用されました。古代の時代、科学の人々はそれは無限であると信じていたので、それを測定することは不可能です。この意見は、16世紀から17世紀までの長い間続きました。当時、ビームには終わりがあり、その速度を測定できると示唆した他の科学者が現れました。
デンマークの有名な天文学者オラフレーマーは、光速の知識を新たなレベルに引き上げました。彼は木星の月の日食が遅いことに気づきました。以前は、誰もこれに注意を払いませんでした。その結果、彼は速度を計算することに決めました。
彼はおよそ22万キロ毎秒に等しいおおよその速度を提案しました。その後、イギリスの科学者ジェームズブラッドリーが研究に参加しました。彼は完全には正しくなかったが、現在の研究結果に少し近づいた。
しばらくして、ほとんどの科学者はこの量に興味を持ちました。調査にはさまざまな国の人々が参加しました。しかし、20世紀の70年代までは、壮大な発見はありませんでした。 1970年代以降、レーザーとメーザー（量子発生器）が登場したとき、科学者たちは研究を行い、正確な速度を得てきました。現在の値は1983年以降関連しています。小さなエラーのみを修正しました。
Galileoさんの職歴
イタリアの科学者は、彼の経験の単純さと天才にその時代のすべての研究者を驚かせました。彼は指先にある通常のツールを使用してなんとか光速を測定しました。
彼と彼の助手は、以前にそれらの間の距離を計算して、隣接する丘を登りました。彼らは点灯しているランタンを取り、ライトを開閉するダンパーを装備しました。次に、光を開閉して、光の速度を計算しようとしました。ガリレオとアシスタントは、ライトを開閉するのにどのくらいの時間がかかるかを事前に知っていました。片方が開いたら、もう片方も同じようにします。
しかし、実験は失敗した。それを機能させるためには、科学者は互いに数百万キロメートルの距離に立つ必要があります。
レーマーとブラッドリーの経験
この研究はすでに上に簡単に書かれています。これは当時最も進歩的な経験の1つです。レーマーは天文学の知識を利用して光線の速度を測定しました。それは17世紀の76年に起こりました。
研究者は望遠鏡を通してイオ（木星の衛星）を観察しました。彼は次のパターンを発見しました。私たちの惑星が木星から離れるほど、イオの食の遅延は大きくなります。最大の遅延は21〜22分でした。
衛星が軌道の直径の長さに等しい距離を離れて移動していると仮定して、科学者は距離を時間で割った。その結果、彼は毎秒214千キロを受け取りました。この調査は非常に概算と見なされていますが、距離は概算であったため、現在の指標に近づきました。
18世紀、ジェームズブラッドリーはこの研究を補足しました。これを行うために、彼は収差を使用しました-太陽の周りの地球の動きによる宇宙体の位置の変化。ジェームズは収差の角度を測定し、私たちの惑星の速度を知っていたので、毎秒30万1千キロという値を取得しました。
フィゾー体験
研究者と一般の人々は、レーマーとジェームズブラッドリーの経験に懐疑的でした。それにもかかわらず、結果は真実に最も近く、1世紀以上にわたって関連性がありました。 19世紀には、フランスの首都パリの科学者であるアルマンフィゾーがこの量の測定に貢献しました。ロータリーシャッター方式を採用。また、ガリレオガリレイとアシスタントのように、フィゾーは天体を観測しませんでしたが、実験室で調査しました。
経験の原則は単純です。光線が鏡に向けられました。それから反射して、光はホイールの歯を通過しました。次に、8.6 km離れた別の反射面に衝突しました。ホイールが回転し、次のギャップでビームが見えるまで速度を上げました。計算後、科学者は313千キロ/秒の結果を受け取りました。
その後、この研究はフランスの物理学者で天文学者のレオンフーコーによって繰り返され、298千km / sの結果を得ました。その時点で最も正確な結果。その後、レーザーとメーザーを使用して測定が行われました。
超光速は可能ですか？
光速よりも速い物体があります。たとえば、太陽光線、影、波の振動。理論的には超高速の速度を生み出すことができますが、放出するエネルギーはモーションベクトルと一致しません。
光ビームが、たとえばガラスや水を通過すると、電子がそれを追い越します。彼らは動きの速度に制限はありません。したがって、そのような条件下では、光は誰よりも速く移動しません。
この現象は バビロフ・チェレンコフ効果。ほとんどの場合、深い貯水池や原子炉で見られます。
