Die Lichtgeschwindigkeit ist die Strecke, die das Licht pro Zeiteinheit zurücklegt. Dieser Wert hängt von dem Medium ab, in dem sich das Licht ausbreitet.

Im Vakuum beträgt die Lichtgeschwindigkeit 299.792.458 m/s. Dies ist die höchste Geschwindigkeit, die erreicht werden kann. Bei der Lösung von Problemen, die keine besondere Genauigkeit erfordern, wird dieser Wert mit 300.000.000 m/s gleichgesetzt. Es wird angenommen, dass sich alle Arten von elektromagnetischer Strahlung im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten: Radiowellen, Infrarotstrahlung, sichtbares Licht, ultraviolette Strahlung, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung. Bezeichne es mit einem Buchstaben von .

Wie wird die Lichtgeschwindigkeit bestimmt?

In der Antike glaubten Wissenschaftler, dass die Lichtgeschwindigkeit unendlich sei. Später begannen Diskussionen zu diesem Thema in der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Kepler, Descartes und Fermat stimmten der Meinung antiker Wissenschaftler zu. Und Galileo und Hooke glaubten, dass die Lichtgeschwindigkeit zwar sehr hoch ist, aber dennoch einen endlichen Wert hat.

Galileo Galilei

Einer der ersten, der die Lichtgeschwindigkeit gemessen hat, war der italienische Wissenschaftler Galileo Galilei. Während des Experiments befanden er und sein Assistent sich auf verschiedenen Hügeln. Galileo öffnete die Klappe seiner Laterne. In diesem Moment, als der Assistent dieses Licht sah, musste er dasselbe mit seiner Laterne tun. Die Zeit, in der das Licht von Galileo zum Assistenten und zurück reiste, erwies sich als so kurz, dass Galileo erkannte, dass die Lichtgeschwindigkeit sehr hoch ist, und zwar so Kurzedistanz Es ist unmöglich, es zu messen, da sich Licht fast augenblicklich ausbreitet. Und die von ihm aufgezeichnete Zeit zeigt nur die Reaktionsgeschwindigkeit einer Person.

Die Lichtgeschwindigkeit wurde erstmals 1676 vom dänischen Astronomen Olaf Römer anhand astronomischer Entfernungen bestimmt. Als er mit einem Teleskop die Sonnenfinsternis des Jupitermondes Io beobachtete, stellte er fest, dass jede nachfolgende Sonnenfinsternis später eintritt als berechnet, wenn sich die Erde von Jupiter entfernt. Die maximale Verzögerung, wenn die Erde auf die andere Seite der Sonne übergeht und sich vom Jupiter in einer Entfernung entfernt, die dem Durchmesser der Erdumlaufbahn entspricht, beträgt 22 Stunden. Obwohl damals der genaue Durchmesser der Erde nicht bekannt war, dividierte der Wissenschaftler seinen ungefähren Wert durch 22 Stunden und kam auf einen Wert von etwa 220.000 km/s.

Olaf Römer

Das von Römer erzielte Ergebnis löste bei Wissenschaftlern Misstrauen aus. Aber 1849 maß der französische Physiker Armand Hippolyte Louis Fizeau die Lichtgeschwindigkeit mit der Rotationsverschlussmethode. In seinem Experiment passierte Licht von einer Quelle zwischen den Zähnen eines rotierenden Rades und wurde auf einen Spiegel gelenkt. Von ihm reflektiert, kehrte er zurück. Raddrehzahl erhöht. Bei Erreichen eines bestimmten Werts wurde der vom Spiegel reflektierte Strahl durch den bewegten Zahn verzögert, und der Beobachter sah in diesem Moment nichts.

Fizeaus Erfahrung

Fizeau berechnete die Lichtgeschwindigkeit wie folgt. Licht geht den Weg L vom Rad zum Spiegel in einer Zeit gleich t1 = 2 l/s . Die Zeit, die das Rad benötigt, um eine halbe Umdrehung zu machen, ist t 2 \u003d T / 2N , wo T - Radumdrehungszeitraum, n - die Anzahl der Zähne. Rotationsfrequenz v = 1/T . Der Moment, in dem der Beobachter das Licht nicht sieht, kommt t1 = t2 . Daraus erhalten wir die Formel zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit:

c = 4LNv

Nach Berechnung dieser Formel stellte Fizeau dies fest von = 313.000.000 m/s. Dieses Ergebnis war viel genauer.

Armand Hippolyte Louis Fizeau

1838 schlug der französische Physiker und Astronom Dominique François Jean Arago vor, die Methode der rotierenden Spiegel zur Berechnung der Lichtgeschwindigkeit zu verwenden. Diese Idee wurde von dem französischen Physiker, Mechaniker und Astronomen Jean Bernard Léon Foucault in die Praxis umgesetzt, der 1862 den Wert der Lichtgeschwindigkeit (298.000.000 ± 500.000) m/s erhielt.

Dominique François Jean Arago

1891 erwies sich das Ergebnis des amerikanischen Astronomen Simon Newcomb als um eine Größenordnung genauer als Foucaults Ergebnis. Als Ergebnis seiner Berechnungen von = (99 810 000 ± 50 000) m/s.

Die Untersuchungen des amerikanischen Physikers Albert Abraham Michelson, der eine Anlage mit einem rotierenden Oktaederspiegel verwendete, ermöglichten eine genauere Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit. 1926 maß der Wissenschaftler die Zeit, in der Licht die Entfernung zwischen den Gipfeln zweier Berge zurücklegte, die 35,4 km entspricht, und empfangen wurde von = (299 796 000 ± 4 000) m/s.

Die genaueste Messung wurde 1975 durchgeführt. Im selben Jahr empfahl die Generalkonferenz für Maß und Gewicht, dass die Lichtgeschwindigkeit gleich 299.792.458 ± 1,2 m/s angenommen werden sollte.

Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum hängt nicht vom Bezugssystem oder der Position des Beobachters ab. Sie bleibt konstanter Wert, gleich 299 792 458 ± 1,2 m/s. In verschiedenen transparenten Medien ist diese Geschwindigkeit jedoch niedriger als im Vakuum. Jedes transparente Medium hat eine optische Dichte. Und je höher es ist, desto langsamer breitet sich das Licht darin aus. So ist beispielsweise die Lichtgeschwindigkeit in Luft höher als in Wasser und in reinem optischem Glas geringer als in Wasser.

Wenn Licht von einem weniger dichten Medium zu einem dichteren gelangt, nimmt seine Geschwindigkeit ab. Und wenn der Übergang von einem dichteren Medium zu einem weniger dichten erfolgt, nimmt die Geschwindigkeit im Gegenteil zu. Dies erklärt, warum der Lichtstrahl an der Grenze des Übergangs zweier Medien abgelenkt wird.

Im Frühjahr letzten Jahres berichteten wissenschaftliche und populärwissenschaftliche Zeitschriften auf der ganzen Welt über sensationelle Neuigkeiten. Amerikanische Physiker führten ein einzigartiges Experiment durch: Sie schafften es, die Lichtgeschwindigkeit auf 17 Meter pro Sekunde zu senken.

Jeder weiß, dass sich Licht mit einer enormen Geschwindigkeit fortbewegt - fast 300.000 Kilometer pro Sekunde. Der genaue Wert seines Wertes im Vakuum = 299792458 m/s ist eine fundamentale physikalische Konstante. Nach der Relativitätstheorie ist dies das Maximum mögliche Geschwindigkeit Signalübertragung.

In jedem transparenten Medium breitet sich Licht langsamer aus. Seine Geschwindigkeit v hängt vom Brechungsindex des Mediums n ab: v = c/n. Der Brechungsindex von Luft beträgt 1,0003, Wasser - 1,33, verschiedene Glassorten - von 1,5 bis 1,8. Einer der höchsten Brechungsindexwerte ist Diamant - 2,42. Daher nimmt die Lichtgeschwindigkeit in gewöhnlichen Substanzen um nicht mehr als das 2,5-fache ab.

Anfang 1999 eine Gruppe von Physikern des Rowland Institute wissenschaftliche Forschung an der Harvard University (Massachusetts, USA) und der Stanford University (Kalifornien) untersuchten den makroskopischen Quanteneffekt – die sogenannte selbstinduzierte Transparenz, indem sie Laserpulse durch ein unter normalen Bedingungen undurchsichtiges Medium schickten. Dieses Medium bestand aus Natriumatomen in einem speziellen Zustand, der als Bose-Einstein-Kondensat bezeichnet wird. Bei Bestrahlung mit einem Laserpuls erhält es optische Eigenschaften, die die Gruppengeschwindigkeit des Pulses um den Faktor 20 Millionen gegenüber der Geschwindigkeit im Vakuum reduzieren. Den Experimentatoren gelang es, die Lichtgeschwindigkeit auf 17 m/s zu bringen!

Bevor wir die Essenz dieses einzigartigen Experiments beschreiben, erinnern wir uns an die Bedeutung einiger physikalischer Konzepte.

Gruppengeschwindigkeit. Wenn sich Licht in einem Medium ausbreitet, werden zwei Geschwindigkeiten unterschieden - Phase und Gruppe. Die Phasengeschwindigkeit vph charakterisiert die Bewegung der Phase einer idealen monochromatischen Welle - einer unendlichen Sinuskurve mit genau einer Frequenz und bestimmt die Richtung der Lichtausbreitung. Die Phasengeschwindigkeit im Medium entspricht dem Phasenbrechungsindex – dem gleichen, dessen Werte gemessen werden verschiedene Substanzen. Der Phasenbrechungsindex und damit die Phasengeschwindigkeit hängt von der Wellenlänge ab. Diese Abhängigkeit wird Dispersion genannt; es führt insbesondere zur Zerlegung von weißem Licht, das durch ein Prisma geht, in ein Spektrum.

Eine echte Lichtwelle besteht jedoch aus einer Reihe von Wellen unterschiedlicher Frequenzen, die in einem bestimmten Spektralintervall gruppiert sind. Eine solche Menge wird als Gruppe von Wellen, als Wellenpaket oder als Lichtimpuls bezeichnet. Diese Wellen breiten sich in einem Medium aufgrund der Dispersion mit unterschiedlichen Phasengeschwindigkeiten aus. In diesem Fall wird der Puls gedehnt und seine Form ändert sich. Um die Bewegung eines Impulses, einer Gruppe von Wellen als Ganzes zu beschreiben, wird daher das Konzept der Gruppengeschwindigkeit eingeführt. Sinnvoll ist es nur bei einem schmalen Spektrum und in einem Medium mit schwacher Dispersion, wenn der Unterschied in den Phasengeschwindigkeiten der einzelnen Komponenten gering ist. Um die Situation besser zu verstehen, können wir eine visuelle Analogie ziehen.

Stellen Sie sich vor, sieben Athleten stehen an der Startlinie, gekleidet in mehrfarbige T-Shirts entsprechend den Farben des Spektrums: Rot, Orange, Gelb usw. Auf das Signal der Startpistole beginnen sie gleichzeitig zu laufen , aber der „rote“ Athlet läuft schneller als der „orange“, „orange“ ist schneller als „gelb“ usw., so dass sie zu einer immer länger werdenden Kette gespannt werden. Und nun stellen Sie sich vor, wir blicken aus einer solchen Höhe von oben auf sie, dass wir einzelne Läufer nicht unterscheiden können, sondern nur einen kunterbunten Fleck sehen. Ist es möglich, über die Bewegungsgeschwindigkeit dieses Flecks als Ganzes zu sprechen? Es ist möglich, aber nur, wenn es nicht sehr verschwommen ist, wenn der Unterschied in der Geschwindigkeit von verschiedenfarbigen Läufern gering ist. Andernfalls kann sich der Spot über die gesamte Länge der Strecke erstrecken und die Frage nach seiner Geschwindigkeit verliert seine Bedeutung. Dies entspricht einer starken Streuung – einer großen Streuung von Geschwindigkeiten. Wenn Läufer Trikots in fast derselben Farbe tragen, die sich nur in Farbtönen unterscheiden (z. B. von Dunkelrot zu Hellrot), entspricht dies einem engen Spektrum. Dann unterscheiden sich die Geschwindigkeiten der Läufer nicht sehr, die Gruppe bleibt während der Bewegung ziemlich kompakt und kann durch einen genau definierten Geschwindigkeitswert charakterisiert werden, der als Gruppengeschwindigkeit bezeichnet wird.

Bose-Einstein-Statistik. Dies ist eine der Arten der sogenannten Quantenstatistik – einer Theorie, die den Zustand von Systemen sehr gut beschreibt große Nummer Teilchen, die den Gesetzen der Quantenmechanik gehorchen.

Alle Teilchen - sowohl in einem Atom eingeschlossen als auch frei - werden in zwei Klassen eingeteilt. Für eine davon gilt das Pauli-Ausschlussprinzip, wonach es auf jedem Energieniveau nicht mehr als ein Teilchen geben kann. Teilchen dieser Klasse werden Fermionen genannt (dies sind Elektronen, Protonen und Neutronen; dieselbe Klasse umfasst Teilchen, die aus einer ungeraden Anzahl von Fermionen bestehen), und das Gesetz ihrer Verteilung wird Fermi-Dirac-Statistik genannt. Teilchen einer anderen Klasse werden Bosonen genannt und gehorchen nicht dem Pauli-Prinzip: Auf einem Energieniveau können sich unendlich viele Bosonen ansammeln. In diesem Fall spricht man von Bose-Einstein-Statistik. Zu den Bosonen gehören Photonen, von denen einige kurzlebig sind Elementarteilchen(zum Beispiel Pi-Mesonen) sowie Atome, die aus einer geraden Anzahl von Fermionen bestehen. Bei sehr niedrige Temperaturen Bosonen werden auf dem niedrigsten – grundlegenden – Energieniveau gesammelt; Dann soll es zur Bose-Einstein-Kondensation kommen. Die Atome des Kondensats verlieren ihre individuellen Eigenschaften, und mehrere Millionen von ihnen beginnen sich als Ganzes zu verhalten, ihre Wellenfunktionen verschmelzen und das Verhalten wird durch eine Gleichung beschrieben. Man kann also sagen, dass die Atome des Kondensats kohärent geworden sind, wie Photonen in einer Laserstrahlung. Forscher des US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology haben diese Eigenschaft des Bose-Einstein-Kondensats genutzt, um einen "Atomlaser" herzustellen (siehe "Science and Life" Nr. 10, 1997).

Selbsterzeugte Transparenz. Dies ist einer der Effekte der nichtlinearen Optik – der Optik starker Lichtfelder. Sie besteht darin, dass ein sehr kurzer und starker Lichtimpuls ohne Abschwächung ein Medium durchdringt, das Dauerstrahlung oder lange Impulse absorbiert: ein undurchsichtiges Medium wird dafür transparent. Selbstinduzierte Transparenz wird in verdünnten Gasen mit einer Impulsdauer in der Größenordnung von 10-7 - 10-8 s und in kondensierten Medien - weniger als 10-11 s - beobachtet. In diesem Fall kommt es zu einer Verzögerung des Impulses - seine Gruppengeschwindigkeit wird stark reduziert. Dieser Effekt wurde erstmals 1967 von McCall und Hahn an Rubin bei einer Temperatur von 4 K demonstriert. 1970 wurden Verzögerungen in Rubidiumdampf erhalten, die Impulsgeschwindigkeiten entsprechen, die drei Größenordnungen (1000-mal) niedriger sind als die Lichtgeschwindigkeit in Vakuum.

Wenden wir uns nun zu einzigartiges Experiment 1999. Es wurde von Len Westergaard Howe, Zachary Dutton, Cyrus Berusi (Rowland Institute) und Steve Harris (Stanford University) durchgeführt. Sie kühlten eine dichte Wolke aus Natriumatomen, die von einem Magnetfeld gehalten wurden, bis sie in den Grundzustand übergingen – auf das Niveau mit der niedrigsten Energie. Dabei wurden nur die Atome isoliert, bei denen das magnetische Dipolmoment entgegen der Richtung gerichtet war Magnetfeld. Anschließend kühlten die Forscher die Wolke auf unter 435 nK (Nanokelvin, also 0,000000435 K, fast bis zum absoluten Nullpunkt) herunter.

Danach wurde das Kondensat mit einem „bindenden Strahl“ aus linear polarisiertem Laserlicht mit einer Frequenz beleuchtet, die der Energie seiner schwachen Anregung entsprach. Atome haben sich zu einem Höheren bewegt Energielevel und hörte auf, Licht zu absorbieren. Dadurch wurde das Kondensat für die nachfolgende Laserstrahlung transparent. Und hier traten sehr seltsame und ungewöhnliche Effekte auf. Messungen haben gezeigt, dass ein Puls, der durch ein Bose-Einstein-Kondensat geht, unter bestimmten Bedingungen eine Verzögerung erfährt, die einer Verlangsamung des Lichts um mehr als sieben Größenordnungen entspricht - 20 Millionen Mal. Die Geschwindigkeit des Lichtpulses verlangsamte sich auf 17 m/s und seine Länge verringerte sich mehrmals - bis zu 43 Mikrometer.

Die Forscher glauben, dass sie das Licht durch den Verzicht auf eine Lasererwärmung des Kondensats noch weiter verlangsamen können – vielleicht auf eine Geschwindigkeit von mehreren Zentimetern pro Sekunde.

Ein System mit solch ungewöhnlichen Eigenschaften wird es ermöglichen, die quantenoptischen Eigenschaften von Materie zu untersuchen und verschiedene Geräte für Quantencomputer der Zukunft zu entwickeln, beispielsweise Einzelphotonenschalter.

> Lichtgeschwindigkeit

Finden Sie heraus, welche Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist eine fundamentale Konstante in der Physik. Lesen Sie, was die Lichtgeschwindigkeit m / s ist, das Gesetz, die Messformel.

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist eine der fundamentalen Konstanten in der Physik.

Lernaufgabe

• Vergleichen Sie die Lichtgeschwindigkeit mit dem Brechungsindex des Mediums.

Wichtige Punkte

• Der maximal mögliche Indikator für die Lichtgeschwindigkeit ist Licht im Vakuum (konstant).
• C ist das Symbol für die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Erreicht 299.792.458 m/s.
• Wenn Licht auf ein Medium trifft, verlangsamt sich seine Geschwindigkeit aufgrund von Brechung. Berechnet nach der Formel v = c/n.

Bedingungen

• Besondere Lichtgeschwindigkeit: Vereinbarkeit von Relativitätsprinzip und Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.
• Der Brechungsindex ist das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit in Luft/Vakuum zu einem anderen Medium.

Lichtgeschwindigkeit

Die Lichtgeschwindigkeit dient als Vergleichspunkt, um etwas als extrem schnell zu definieren. Aber was ist es?

Der Lichtstrahl bewegt sich von der Erde zum Mond in dem Zeitintervall, das für den Durchgang eines Lichtimpulses erforderlich ist - 1,255 s bei einer durchschnittlichen Umlaufbahnentfernung

Die Antwort ist einfach: wir redenüber die Geschwindigkeit eines Photons und Lichtteilchen. Was ist die Lichtgeschwindigkeit? Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum erreicht 299.792.458 m/s. Dies ist eine universelle Konstante, auf die anwendbar ist verschiedene Gebiete Physik.

Nehmen Sie die Gleichung E = mc 2 (E ist Energie und m ist Masse). Es ist das Äquivalent von Masse-Energie und verwendet die Lichtgeschwindigkeit, um Raum und Zeit zu verbinden. Hier kann man nicht nur eine Erklärung für Energie finden, sondern auch Geschwindigkeitshindernisse aufdecken.

Die Geschwindigkeit einer Lichtwelle im Vakuum wird aktiv für verschiedene Zwecke genutzt. Zum Beispiel im spezielle Theorie Die Relativitätstheorie zeigt an, dass dies die natürliche Geschwindigkeitsgrenze ist. Aber wir wissen, dass die Geschwindigkeit vom Medium und der Brechung abhängt:

v = c/n (v ist die tatsächliche Lichtgeschwindigkeit, die durch das Medium geht, c ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und n ist der Brechungsindex). Der Brechungsindex von Luft beträgt 1,0003, und die Geschwindigkeit des sichtbaren Lichts ist 90 km/s langsamer als c.

Lorentz-Koeffizient

Sich schnell bewegende Objekte weisen gewisse Eigenschaften auf, die der Position der klassischen Mechanik widersprechen. Beispielsweise weiten sich lange Kontakte und Zeit aus. Diese Effekte sind normalerweise minimal, sind aber bei solch hohen Geschwindigkeiten ausgeprägter. Der Lorentz-Koeffizient (γ) ist der Faktor, bei dem Zeitdehnung und Längenkontraktion auftreten:

γ \u003d (1 - v 2 / s 2) -1/2 γ \u003d (1 - v 2 / s 2) -1/2 γ \u003d (1 - v 2 / s 2) -1/2.

Bei niedrigen Geschwindigkeiten nähert sich v 2 /c 2 0 und γ ist ungefähr = 1. Wenn sich die Geschwindigkeit jedoch c nähert, steigt γ gegen unendlich an.

Lange bevor Wissenschaftler die Lichtgeschwindigkeit maßen, mussten sie hart daran arbeiten, den eigentlichen Begriff „Licht“ zu definieren. Einer der ersten, der darüber nachdachte, war Aristoteles, der Licht als eine Art bewegliche Substanz betrachtete, die sich im Raum ausbreitet. Sein altrömischer Kollege und Nachfolger Lucretius Car bestand auf der atomaren Struktur des Lichts.

ZU XVII Jahrhundert Es wurden zwei Haupttheorien über die Natur des Lichts gebildet - Korpuskular und Welle. Newton gehörte zu den Anhängern der ersten. Seiner Meinung nach senden alle Lichtquellen die kleinsten Partikel aus. Beim "Flug" bilden sie leuchtende Linien - Strahlen. Sein Gegner, der niederländische Wissenschaftler Christian Huygens, beharrte darauf, dass Licht eine Form der Wellenbewegung sei.

Als Ergebnis jahrhundertealter Streitigkeiten sind sich die Wissenschaftler einig: Beide Theorien haben das Recht auf Leben, und Licht ist das für das Auge sichtbare Spektrum. Elektromagnetische Wellen.

Ein bisschen Geschichte. Wie wurde die Lichtgeschwindigkeit gemessen?

Die meisten Wissenschaftler der Antike waren davon überzeugt, dass die Lichtgeschwindigkeit unendlich ist. Die Ergebnisse der Studien von Galileo und Hooke gaben jedoch ihre Grenzen zu, was im 17. Jahrhundert von dem herausragenden dänischen Astronomen und Mathematiker Olaf Roemer eindeutig bestätigt wurde.

Er machte seine ersten Messungen, indem er die Finsternisse von Io, einem Satelliten des Jupiters, zu einer Zeit beobachtete, als sich Jupiter und die Erde auf gegenüberliegenden Seiten der Sonne befanden. Roemer notierte, dass sich die Verzögerungszeit änderte, als sich die Erde in einer Entfernung vom Jupiter entfernte, die dem Durchmesser der Erdumlaufbahn entsprach. Der Maximalwert lag bei 22 Minuten. Als Ergebnis von Berechnungen erhielt er eine Geschwindigkeit von 220.000 km / s.

Fünfzig Jahre später, im Jahr 1728, „verfeinerte“ der englische Astronom J. Bradley diese Zahl dank der Entdeckung der Aberration auf 308.000 km / s. Später wurde die Lichtgeschwindigkeit von den französischen Astrophysikern Francois Argo und Leon Foucault gemessen, die am „Ausgang“ 298.000 km / s erhalten hatten. Eine noch genauere Messtechnik wurde vom Schöpfer des Interferometers, dem berühmten amerikanischen Physiker Albert Michelson, vorgeschlagen.

Michelsons Experiment zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit

Die Experimente dauerten von 1924 bis 1927 und bestanden aus 5 Beobachtungsreihen. Die Essenz des Experiments war wie folgt. Auf dem Mount Wilson in der Nähe von Los Angeles wurden eine Lichtquelle, ein Spiegel und ein rotierendes achteckiges Prisma installiert, 35 km später auf dem Mount San Antonio ein reflektierender Spiegel. Zuerst fiel Licht durch eine Linse und einen Spalt auf ein Prisma, das sich mit Hilfe eines Hochgeschwindigkeitsrotors (mit einer Geschwindigkeit von 528 U / min) drehte.

Die Versuchsteilnehmer konnten die Rotationsgeschwindigkeit so einstellen, dass das Bild der Lichtquelle im Okular gut sichtbar war. Da der Abstand zwischen den Spitzen und die Rotationsfrequenz bekannt waren, bestimmte Michelson die Lichtgeschwindigkeit - 299796 km / s.

Über die Lichtgeschwindigkeit entschieden sich die Wissenschaftler schließlich in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, als Maser und Laser geschaffen wurden, die sich durch höchste Strahlungsfrequenzstabilität auszeichnen. Anfang der 1970er Jahre war der Messfehler auf 1 km/sec gesunken. Infolgedessen wurde auf Empfehlung der XV. Generalkonferenz für Maß und Gewicht, die 1975 abgehalten wurde, beschlossen, die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum fortan als gleich 299.792,458 km/s zu betrachten.

Können wir die Lichtgeschwindigkeit erreichen?

Es liegt auf der Hand, dass die Entwicklung der entlegensten Winkel des Universums undenkbar ist ohne Raumschiffe, die mit großer Geschwindigkeit fliegen. Am besten mit Lichtgeschwindigkeit. Aber ist es möglich?

Die Barriere der Lichtgeschwindigkeit ist eine der Konsequenzen der Relativitätstheorie. Wie Sie wissen, erfordert eine Erhöhung der Geschwindigkeit eine Erhöhung der Energie. Die Lichtgeschwindigkeit würde praktisch unendlich viel Energie erfordern.

Leider sind die Gesetze der Physik kategorisch dagegen. Bei Geschwindigkeit Raumschiff Bei 300.000 km / s werden darauf zufliegende Partikel, beispielsweise Wasserstoffatome, zu einer tödlichen Quelle starker Strahlung von 10.000 Sievert / s. Es ist ungefähr so, als wäre man im Large Hadron Collider.

Laut Wissenschaftlern der Johns-Hopkins-Universität gibt es in der Natur keinen ausreichenden Schutz gegen solch eine ungeheure kosmische Strahlung. Die Erosion durch den Aufprall von interstellarem Staub wird die Zerstörung des Schiffes vervollständigen.

Ein weiteres Problem mit der Lichtgeschwindigkeit ist die Zeitdilatation. Gleichzeitig wird das Altern viel länger. Auch das Sichtfeld wird verzerrt, wodurch die Schiffsbahn wie in einem Tunnel verläuft, an dessen Ende die Besatzung einen leuchtenden Blitz sieht. Hinter dem Schiff wird absolute Dunkelheit bleiben.

In naher Zukunft wird die Menschheit also ihren Hochgeschwindigkeits-"Appetit" auf 10 % der Lichtgeschwindigkeit begrenzen müssen. Dies bedeutet, dass es etwa 40 Jahre dauern wird, bis zum erdnächsten Stern - Proxima Centauri (4,22 Lichtjahre) - zu fliegen.

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum - absoluter Wert Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen im Vakuum. In der Physik wird es mit dem lateinischen Buchstaben bezeichnet C.
Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist eine fundamentale Konstante, unabhängig von der Wahl Trägheitssystem Hinweis.
Per Definition ist es genau so 299 792 458 m / s (ungefährer Wert von 300.000 km / s).
Nach der speziellen Relativitätstheorie ist die maximale Geschwindigkeit für die Ausbreitung von physikalischen Wechselwirkungen, die Energie und Informationen übertragen.

Wie wird die Lichtgeschwindigkeit bestimmt?

Die Lichtgeschwindigkeit wurde erstmals in bestimmt 1676 O. K. Römer durch Ändern der Zeitintervalle zwischen den Sonnenfinsternissen der Jupiter-Satelliten.

1728 wurde es von J. Bradley installiert, basierend auf seinen Beobachtungen der Aberration von Sternlicht.

1849 A. I. L. Fizeau er war der erste, der die Lichtgeschwindigkeit anhand der Zeit maß, die das Licht benötigt, um eine genau bekannte Entfernung (Basis) zurückzulegen; Da der Brechungsindex von Luft sehr wenig von 1 abweicht, ergeben bodengestützte Messungen einen Wert sehr nahe bei s.
In Fizeaus Experiment wurde ein Lichtstrahl von einer Quelle S, reflektiert von einem halbdurchlässigen Spiegel N, periodisch von einer rotierenden Zahnscheibe W unterbrochen, passierte die Basis MN (etwa 8 km) und kehrte, reflektiert von dem Spiegel M, zu zurück Scheibe. Wenn das Licht auf den Zahn traf, erreichte das Licht den Beobachter nicht, und das Licht, das in die Lücke zwischen den Zähnen fiel, konnte durch das Okular E beobachtet werden. Die Zeit des Durchgangs des Lichts durch die Basis wurde aus der bekannten Scheibe bestimmt Drehzahlen. Fizeau erhielt den Wert c = 313.300 km/s.

1862 J. B. L. Foucault verwirklichte die 1838 geäußerte Idee von D. Arago, anstelle einer Zahnscheibe einen schnell rotierenden (512 U / min) Spiegel zu verwenden. Der vom Spiegel reflektierte Lichtstrahl wurde auf die Basis gerichtet und fiel bei der Rückkehr wieder auf denselben Spiegel, der Zeit hatte, sich um einen bestimmten kleinen Winkel zu drehen. Mit einer Basis von nur 20 m fand Foucault, dass die Geschwindigkeit Licht ist 29800080 ± 500 km/s. Die Schemata und Grundideen der Experimente von Fizeau und Foucault wurden in späteren Arbeiten immer wieder verwendet, um s zu bestimmen.