진공에서 빛의 전파 속도는 다음과 같습니다. 초광속 속도가 가능합니까?

측정 방법과 빛의 속도에 대한 주제는 고대부터 과학자들의 관심을 끌었습니다. 이것은 아주 흥미로운 주제로, 옛날부터 과학적 논쟁의 대상이 되어 왔습니다. 그러한 속도는 유한하고 도달할 수 없으며 일정하다고 믿어집니다. 그것은 무한대처럼 도달할 수 없고 일정합니다. 동시에 그것은 유한합니다. 그것은 흥미로운 물리적, 수학적 퍼즐로 밝혀졌습니다. 이 문제를 해결하는 방법은 하나입니다. 결국, 빛의 속도는 여전히 측정되었습니다.

고대에 사상가들은 다음과 같이 믿었습니다. 빛의 속도- 이것은 무한한 양입니다. 이 지표의 첫 번째 추정치는 1676년에 주어졌습니다. 올라프 뢰머. 그의 계산에 따르면 빛의 속도는 약 22만km/s였다. 별로 그렇지 않았어 정확한 값, 그러나 실제에 가깝습니다.

유한성과 빛의 속도 추정치는 반세기 후에 확인되었습니다.

앞으로도 과학자는 피조광선이 정확한 거리를 이동하는 데 걸리는 시간으로부터 빛의 속도를 결정하는 것이 가능했습니다.

그는 광원 S에서 출발한 광선이 거울 3에 의해 반사되고 톱니 디스크 2에 의해 차단되어 베이스(8km)를 통과하는 실험(그림 참조)을 수행했습니다. 그런 다음 미러 1에 반영되어 디스크로 반환되었습니다. 빛은 치아 사이의 틈으로 떨어졌고 접안렌즈 4를 통해 관찰할 수 있었습니다. 빔이 베이스를 통과하는 데 걸리는 시간은 디스크의 회전 속도에 따라 결정되었습니다. Fizeau가 얻은 값은 다음과 같습니다. c = 313300km/s.

특정 매체에서의 빔 전파 속도는 진공에서의 속도보다 낮습니다. 또한, 이 지표는 다양한 물질에 대해 다른 의미. 몇 년 후 푸코디스크를 빠르게 회전하는 미러로 교체했습니다. 이 과학자들의 추종자들은 그들의 방법과 연구 설계를 반복적으로 사용했습니다.

렌즈는 광학기기의 기본입니다. 어떻게 계산되는지 아시나요? 우리 기사 중 하나를 읽으면 알 수 있습니다.

이러한 렌즈로 구성된 광학 조준경을 설정하는 방법에 대한 정보를 찾을 수 있습니다. 우리 자료를 읽으면 주제에 대해 질문이 없을 것입니다.

진공에서 빛의 속도는 얼마입니까?

빛의 속도를 가장 정확하게 측정한 수치는 시간당 1,079,252,848.8km입니다. 299,792,458m/초. 이 수치는 진공 상태에서 생성된 조건에만 유효합니다.

그러나 문제를 해결하기 위해 일반적으로 지표가 사용됩니다. 300,000,000m/초. 진공에서 플랑크 단위의 빛의 속도는 1입니다. 따라서 빛 에너지는 1플랑크 시간 단위에 1플랑크 단위 길이만큼 이동합니다. 진공이 생성되면 자연 조건, 그러면 X선, 가시 스펙트럼의 광파 및 중력파가 이 속도로 이동할 수 있습니다.

과학자들 사이에는 질량이 있는 입자가 빛의 속도에 최대한 가까운 속도를 가질 수 있다는 분명한 의견이 있습니다. 그러나 그들은 지표를 달성하거나 초과할 수 없습니다. 빛의 속도에 가까운 최고 속도는 우주선 연구와 가속기의 특정 입자 가속 중에 기록되었습니다.

모든 매질에서 빛의 속도는 매질의 굴절률에 따라 달라집니다.

이 표시기는 주파수에 따라 다를 수 있습니다. 다른 물리적 매개변수를 계산하려면 수량을 정확하게 측정하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 광학 거리 측정, 레이더, 광선 거리 측정 및 기타 영역에서 빛이나 무선 신호가 통과하는 동안 거리를 결정합니다.

현대 과학자들은 빛의 속도를 결정하기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 일부 전문가들은 천문학적 방법뿐만 아니라 실험 기술을 이용한 측정 방법도 사용합니다. 개선된 Fizeau 방법이 매우 자주 사용됩니다. 이 경우 기어 휠은 광선을 약화시키거나 차단하는 광 변조기로 교체됩니다. 여기서 수신기는 광전 증배기 또는 광전지입니다. 광원은 레이저일 수 있으며 이는 측정 오류를 줄이는 데 도움이 됩니다. 빛의 속도 결정염기의 통과 시기에 따라 직접 또는 간접적인 방법을 사용하여 수행할 수 있으며, 이를 통해 정확한 결과를 얻을 수도 있습니다.

빛의 속도를 계산하는 데 사용되는 공식은 무엇입니까?

1. 진공에서 빛의 전파 속도는 절대값입니다. 물리학자들은 이를 문자 "c"로 표시합니다. 이는 보고체계의 선택에 좌우되지 않고, 시간과 공간 전체를 특징짓는 근본적이고 변함없는 가치이다. 과학자들은 이 속도가 입자 이동의 최대 속도라고 가정합니다.

   빛의 속도 공식진공상태에서:

   초 = 3 * 10^8 = 299792458m/초

   여기서 c는 진공에서 빛의 속도를 나타내는 지표입니다.

2. 과학자들은 다음과 같은 사실을 증명했습니다. 공기 중의 빛의 속도진공에서 빛의 속도와 거의 일치합니다. 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

과학자들은 빛의 속도를 측정하기 오래 전에 “빛”이라는 개념을 정의하기 위해 열심히 노력해야 했습니다. 아리스토텔레스는 빛을 우주에 퍼지는 일종의 이동성 물질로 간주한 최초의 사람 중 한 명이었습니다. 그의 고대 로마 동료이자 추종자인 루크레티우스 카루스(Lucretius Carus)는 빛의 원자 구조를 주장했습니다.

17세기에는 빛의 본질에 관한 두 가지 주요 이론, 즉 미립자와 파동 이론이 형성되었습니다. 뉴턴은 첫 번째 지지자 중 한 명이었습니다. 그의 의견으로는 모든 광원은 작은 입자를 방출합니다. "비행"동안 그들은 빛나는 선, 즉 광선을 형성합니다. 그의 반대자인 네덜란드 과학자 크리스티안 호이겐스(Christiaan Huygens)는 빛이 일종의 파동 운동이라고 주장했습니다.

수세기에 걸친 논쟁의 결과로 과학자들은 합의에 이르렀습니다. 두 이론 모두 생명권이 있으며 빛은 눈에 보이는 전자기파의 스펙트럼입니다.

약간의 역사. 빛의 속도는 어떻게 측정되었나요?

대부분의 고대 과학자들은 빛의 속도가 무한하다고 확신했습니다. 그러나 갈릴레오와 후크의 연구 결과는 그 극단적인 성격을 허용했으며, 이는 뛰어난 덴마크 천문학자이자 수학자인 올라프 로머에 의해 17세기에 명확하게 확인되었습니다.

그는 목성과 지구가 태양을 기준으로 반대쪽에 위치했을 때 목성의 위성인 이오의 일식을 관찰하여 첫 번째 측정을 수행했습니다. Roemer는 지구가 지구 궤도 직경과 동일한 거리만큼 목성으로부터 멀어짐에 따라 지연 시간이 변한다고 기록했습니다. 최대값은 22분이었습니다. 계산 결과, 그는 220,000km/초의 속도를 얻었습니다.

50년 후인 1728년, 수차의 발견 덕분에 영국의 천문학자 J. 브래들리(J. Bradley)는 이 수치를 308,000km/초로 "정제"했습니다. 이후 프랑스 천체물리학자인 프랑수아 아르고(François Argot)와 레온 푸코(Leon Foucault)가 측정한 빛의 속도는 298,000km/초에 달했습니다. 간섭계의 창시자인 미국의 유명한 물리학자 Albert Michelson이 훨씬 더 정확한 측정 기술을 제안했습니다.

빛의 속도를 결정하는 마이컬슨의 실험

실험은 1924년부터 1927년까지 지속되었으며 5개의 일련의 관찰로 구성되었습니다. 실험의 본질은 다음과 같습니다. 로스앤젤레스 인근 윌슨산에는 광원과 거울, 회전 팔각형 프리즘이 설치됐고, 35km 뒤 샌안토니오산에는 반사거울이 설치됐다. 먼저, 렌즈와 슬릿을 통과한 빛이 고속 로터(528rps의 속도)로 회전하는 프리즘에 닿습니다.

실험 참가자들은 광원의 이미지가 접안렌즈에 선명하게 보이도록 회전 속도를 조정할 수 있었습니다. 꼭지점 사이의 거리와 회전 주파수가 알려져 있으므로 Michelson은 빛의 속도를 299,796km/초로 결정했습니다.

과학자들은 방사선 주파수의 가장 높은 안정성을 특징으로 하는 메이저와 레이저가 생성된 20세기 후반에 마침내 빛의 속도를 결정했습니다. 70년대 초에는 측정 오류가 1km/초로 떨어졌습니다. 그 결과, 1975년에 개최된 제15차 도량형 총회에서 권고에 따라 진공 중에서의 빛의 속도는 이제 299792.458km/초로 가정하기로 결정되었습니다.

우리가 빛의 속도를 달성할 수 있을까요?

분명히, 우주의 먼 구석을 탐험하는 것은 엄청난 속도로 날아가는 우주선 없이는 상상할 수 없습니다. 바람직하게는 빛의 속도로. 하지만 이것이 가능합니까?

빛 장벽의 속도는 상대성 이론의 결과 중 하나입니다. 아시다시피 속도를 높이려면 에너지도 증가해야 합니다. 빛의 속도에는 사실상 무한한 에너지가 필요합니다.

아아, 물리학 법칙은 이에 대해 단호히 반대합니다. 속도로 우주선 300,000km/초의 속도로 그를 향해 날아가는 입자(예: 수소 원자)는 10,000시버트/초에 해당하는 치명적인 방사선원으로 변합니다. 이것은 Large Hadron Collider 내부에 있는 것과 거의 같습니다.

존스 홉킨스 대학의 과학자들에 따르면, 자연계에는 그러한 괴물 같은 우주 방사선으로부터 적절한 보호 장치가 없습니다. 우주선의 파괴는 성간 먼지의 영향으로 인한 침식으로 인해 완료됩니다.

빛 속도의 또 다른 문제는 시간 팽창입니다. 노년기가 훨씬 길어질 것입니다. 시야도 왜곡되어 선박의 궤적이 터널 내부처럼 지나가고 그 끝에서 승무원은 빛나는 섬광을 보게 됩니다. 배 뒤에는 절대적인 칠흑 같은 어둠이 있을 것입니다.

따라서 가까운 미래에 인류는 자신의 속도 "식욕"을 빛 속도의 10%로 제한해야 할 것입니다. 이는 지구에서 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리(4.22광년)까지 비행하는 데 약 40년이 걸린다는 것을 의미합니다.

학창 시절부터 우리는 아인슈타인의 법칙에 따르면 빛의 속도가 우주에서 극복할 수 없는 최대치라는 것을 알고 있었습니다. 빛은 태양에서 지구까지 8분 안에 약 1억 5천만km의 거리를 이동합니다. 해왕성에 도달하는 데는 6시간밖에 걸리지 않지만 우주선이 그러한 거리를 이동하는 데는 수십 년이 걸립니다. 그러나 빛이 통과하는 매체에 따라 속도 값이 크게 변동할 수 있다는 것을 모든 사람이 아는 것은 아닙니다.

빛의 속도 공식

진공에서 빛의 속도(c ≒ 3*10 8 m/s)를 알면 굴절률 n을 기준으로 다른 매질에서 빛의 속도를 결정할 수 있습니다. 빛의 속도에 대한 공식 자체는 물리학의 역학 법칙, 더 정확하게는 시간과 물체의 속도를 사용하여 거리를 결정하는 것과 유사합니다.

예를 들어 굴절률이 1.5인 유리를 사용합니다. 빛의 속도 v = c \ n 공식을 사용하면 이 매질의 속도는 약 200,000km/s라는 것을 알 수 있습니다. 물과 같은 액체를 사용하면 그 안에 있는 광자(빛의 입자)의 전파 속도는 굴절률 1.33에서 226,000km/s와 같습니다.

공기 중 빛의 속도 공식

공기도 매체이다. 결과적으로 소위 진공 상태의 광자가 경로에서 장애물을 만나지 않으면 매체에서 원자 입자를 여기시키는 데 시간을 보냅니다. 환경이 밀도가 높을수록 이러한 흥분이 발생하는 데 더 많은 시간이 걸립니다. 공기 중 굴절률(n)은 1.000292입니다. 그리고 이는 299,792,458m/s의 한계에서 크게 벗어나지 않습니다.

미국 과학자들은 빛의 속도를 거의 0으로 늦추는 데 성공했습니다. 1/299,792,458초 이상 빛은 속도를 이길 수 없다. 문제는 빛이 엑스레이, 전파 또는 열과 동일한 전자기파라는 것입니다. 유일한 차이점은 파장과 주파수의 차이입니다.

흥미로운 사실은 광자에는 질량이 없으며 이는 이 입자에 시간이 없다는 것을 나타냅니다. 간단히 말해서, 수백만 년, 심지어 수십억 년 전에 태어난 광자에게는 단 1초의 시간도 지나지 않았습니다.

진공에서의 빛의 속도-진공에서 전자기파 전파 속도의 절대 값. 물리학에서는 라틴 문자로 표시됩니다. 씨.
진공에서 빛의 속도는 기본 상수이다. 관성 기준계 선택과 무관.
정의에 의하면 그것은 바로 299,792,458m/s(대략 30만km/s).
에 따르면 특수이론상대성이론은 에너지와 정보를 전송하는 물리적 상호작용의 전파를 위한 최대 속도.

빛의 속도는 어떻게 결정되었나요?

처음으로 빛의 속도가 결정되었습니다. 1676년 O. K. 로머목성 위성의 일식 간 시간 간격의 변화로 인해 발생합니다.

1728년 J. 브래들리에 의해 설치되었습니다., 별빛 수차에 대한 그의 관찰을 바탕으로.

1849년 A. I. L. 피조빛이 정확하게 알려진 거리(베이스)를 이동하는 데 걸리는 시간까지 빛의 속도를 측정한 최초의 사람입니다. 공기의 굴절률은 1과 거의 다르지 않기 때문에 지상 기반 측정은 c에 매우 가까운 값을 제공합니다.
Fizeau의 실험에서 광원 S에서 나온 광선은 반투명 거울 N에 의해 ​​반사되어 회전하는 톱니 디스크 W에 의해 주기적으로 차단되고 베이스 MN(약 8km)을 통과한 다음 거울 M에서 반사되어 다시 원반으로 돌아옵니다. 디스크. 빛이 치아에 닿았을 때 관찰자에게 도달하지 못했고, 치아 사이의 틈새로 떨어진 빛은 접안렌즈 E를 통해 관찰될 수 있었습니다. 알려진 디스크의 회전 속도를 기반으로 빛이 도달하는 데 걸리는 시간은 다음과 같습니다. 기지를 통한 여행이 결정되었습니다. Fizeau는 c = 313300km/s 값을 얻었습니다.

1862년 J. B. L. 푸코 1838년 D. Arago가 표현한 아이디어를 톱니형 디스크 대신 빠르게 회전하는(512 r/s) 거울을 사용하여 구현했습니다. 거울에서 반사된 빛의 광선은 베이스를 향하고 다시 돌아올 때 특정 작은 각도로 회전할 시간이 있는 동일한 거울에 떨어졌습니다. 푸코는 밑면이 20m에 불과한 경우 속도가 다음과 같다는 것을 발견했습니다. 빛의 속도는 29800080 ± 500km/s입니다. Fizeau와 Foucault의 실험 계획과 주요 아이디어는 s의 정의에 대한 후속 작업에서 반복적으로 사용되었습니다.

우리에게 다가온 신화, 전설, 철학적 논쟁 및 과학적 관찰에서 알 ​​수 있듯이 인간은 항상 빛의 본질에 관심을 가져 왔습니다. 빛은 항상 고대 철학자들 사이에서 논의의 이유였으며, 이를 연구하려는 시도는 기원전 300년인 유클리드 기하학이 출현하던 시기에 이루어졌습니다. 그럼에도 불구하고 빛 전파의 직진성, 입사각과 반사각의 동일성, 빛의 굴절 현상, 무지개가 나타나는 이유에 대해 논의되었습니다. 아리스토텔레스는 빛의 속도가 무한히 크다고 믿었는데, 이는 논리적으로 말하면 빛은 논의의 대상이 아니라는 것을 의미합니다. 답을 이해하는 시대보다 문제의 깊이가 앞서는 전형적인 사례다.

약 900년 전, Avicenna는 빛의 속도가 아무리 빨라도 여전히 유한한 값을 갖는다고 제안했습니다. 그는 이런 의견을 갖고 있었을 뿐만 아니라, 누구도 그것을 실험적으로 증명할 수 없었습니다. 천재 갈릴레오 갈릴레이는 문제를 기계적으로 이해하기 위해 실험을 제안했습니다. 수 킬로미터 떨어져 서있는 두 사람이 랜턴의 셔터를 열어 신호를 보냅니다. 두 번째 참가자는 첫 번째 랜턴의 빛을 보자 마자 셔터를 열고 첫 번째 참가자는 응답 빛 신호를 수신한 시간을 기록합니다. 그러면 거리가 늘어나고 모든 것이 반복됩니다. 지연의 증가를 기록하고 이를 토대로 빛의 속도를 계산할 것으로 예상되었습니다. "모든 것이 갑작스럽지 않고 매우 빠르기 때문에"실험은 아무것도 끝나지 않았습니다.

진공 상태에서 빛의 속도를 최초로 측정한 사람은 1676년 천문학자 올레 로머(Ole Roemer)였습니다. 그는 갈릴레오의 발견을 활용했습니다. 그는 1609년에 6개월 이내에 두 위성 일식 사이의 시간 차이가 1320초인 4개를 발견했습니다. Roemer는 당시의 천문학적 정보를 사용하여 초당 222,000km에 해당하는 빛의 속도 값을 얻었습니다. 놀라운 점은 측정 방법 자체가 믿을 수 없을 정도로 정확하다는 것입니다. 목성의 직경에 대해 현재 알려진 데이터와 위성이 어두워지는 지연 시간을 사용하면 진공 상태에서 빛의 속도를 얻을 수 있습니다. 현대적인 의미다른 방법으로 얻은 것.

처음에는 Roemer의 실험에 대해 단 한 가지 불만이있었습니다. 지상 수단을 사용하여 측정을 수행해야했습니다. 거의 200년이 흘렀고, 루이 피조(Louis Fizeau)는 8km가 넘는 거리에 있는 거울에서 빛의 광선이 반사되어 되돌아오는 독창적인 설치물을 만들었습니다. 미묘한 점은 톱니바퀴의 구멍을 통해 도로를 따라 왔다 갔다 한다는 점이었고, 바퀴의 회전 속도를 높이면 빛이 더 이상 보이지 않는 순간이 온다. 나머지는 기술의 문제이다. 측정 결과는 초당 312,000km입니다. 이제 우리는 Fizeau가 진실에 더욱 가까워졌음을 알 수 있습니다.

빛의 속도를 측정하는 다음 단계는 기어 휠을 교체한 푸코(Foucault)에 의해 이루어졌으며, 이를 통해 설치 크기를 줄이고 측정 정확도를 초당 288,000km로 높일 수 있었습니다. 그에 못지않게 중요한 것은 푸코가 수행한 실험으로, 매체에서 빛의 속도를 결정한 것입니다. 이를 위해 설치 거울 사이에 물이 담긴 파이프를 배치했습니다. 본 실험에서는 빛의 굴절률에 따라 매질 속에서 진행함에 따라 빛의 속도가 감소한다는 사실을 확인했습니다.

19세기 후반에는 40년 동안 빛 분야의 측정에 일생을 바친 마이컬슨(Michelson)의 시대가 왔습니다. 그의 작업의 정점은 길이가 1.5km가 넘는 진공 금속 튜브를 사용하여 진공 속에서 빛의 속도를 측정하는 설치였습니다. 마이컬슨의 또 다른 근본적인 업적은 모든 파장에 대해 진공에서 빛의 속도가 동일하며 현대 표준으로 299792458+/- 1.2m/s라는 사실을 증명한 것입니다. 이러한 측정은 기준 미터의 업데이트된 값을 기반으로 수행되었으며, 그 정의는 1983년부터 국제 표준으로 승인되었습니다.

현명한 아리스토텔레스는 틀렸지만 그것을 증명하는 데 거의 2000년이 걸렸습니다.