سرعت نور مسافتی است که نور در واحد زمان طی می کند. این مقدار بستگی به ماده ای دارد که نور در آن منتشر می شود.

در خلاء سرعت نور 299792458 متر بر ثانیه است. این بالاترین سرعت، که می توان به آن دست یافت. هنگام حل مسائلی که نیاز به دقت خاصی ندارند، این مقدار برابر با 300000000 m/s در نظر گرفته می شود. فرض بر این است که همه انواع پرتوهای الکترومغناطیسی در خلاء با سرعت نور منتشر می شوند: امواج رادیویی، تابش مادون قرمز، نور مرئی، تابش فرابنفش، اشعه ایکس، تابش گاما. با یک نامه مشخص شده است با .

سرعت نور چگونه تعیین شد؟

در دوران باستان، دانشمندان معتقد بودند که سرعت نور بی نهایت است. بعدها بحث در مورد این موضوع بین دانشمندان آغاز شد. کپلر، دکارت و فرما با نظر دانشمندان باستانی موافق بودند. و گالیله و هوک معتقد بودند که اگرچه سرعت نور بسیار زیاد است، اما هنوز مقدار محدودی دارد.

گالیله گالیله

یکی از اولین کسانی که برای اندازه گیری سرعت نور تلاش کرد دانشمند ایتالیایی گالیله گالیله بود. در طول آزمایش، او و دستیارش بر روی تپه های مختلف بودند. گالیله در فانوس خود را باز کرد. در لحظه ای که دستیار این نور را دید، مجبور شد همین کارها را با فانوس خود انجام دهد. مدت زمانی که طول کشید تا نور از گالیله به دستیارش و برگردد آنقدر کوتاه بود که گالیله متوجه شد که سرعت نور بسیار زیاد است. فاصله کوتاهاندازه گیری آن غیرممکن است، زیرا نور تقریباً فوراً حرکت می کند. و زمانی که او ثبت کرد فقط سرعت عکس العمل یک فرد را نشان می دهد.

سرعت نور برای اولین بار در سال 1676 توسط ستاره شناس دانمارکی اولاف رومر با استفاده از فواصل نجومی تعیین شد. او با استفاده از تلسکوپ برای مشاهده کسوف قمر مشتری Io، دریافت که با دور شدن زمین از مشتری، هر کسوف بعدی دیرتر از زمان محاسبه شده رخ می دهد. حداکثر تاخیر زمانی که زمین به سمت دیگر خورشید حرکت می کند و در فاصله ای برابر با قطر مدار زمین از مشتری دور می شود، 22 ساعت است. اگرچه قطر دقیق زمین در آن زمان مشخص نبود، اما دانشمند مقدار تقریبی آن را بر 22 ساعت تقسیم کرد و مقداری در حدود 220000 کیلومتر بر ثانیه به دست آورد.

اولاف رومر

نتیجه به دست آمده توسط رومر باعث بی اعتمادی دانشمندان شد. اما در سال 1849، فیزیکدان فرانسوی آرماند هیپولیت لوئیس فیزو سرعت نور را با استفاده از روش شاتر چرخشی اندازه گیری کرد. در آزمایش او، نور منبعی از بین دندانه های یک چرخ دوار عبور کرده و به آینه هدایت می شود. که از او منعکس شد، برگشت. سرعت چرخش چرخ افزایش یافت. هنگامی که به مقدار معینی رسید، پرتو منعکس شده از آینه توسط دندان متحرک به تاخیر افتاد و ناظر در آن لحظه چیزی ندید.

تجربه فیزو

فیزو سرعت نور را به صورت زیر محاسبه کرد. نور به راه خود می رود L از چرخ تا آینه در زمانی برابر با t 1 = 2 لیتر در سی . مدت زمان چرخاندن چرخ ½ شکاف است t 2 = T/2N ، جایی که تی - دوره چرخش چرخ، ن - تعداد دندان ها فرکانس چرخش v = 1/T . لحظه ای که ناظر نور را نمی بیند زمانی اتفاق می افتد که t 1 = t 2 . از اینجا فرمول تعیین سرعت نور را بدست می آوریم:

c = 4LNv

با انجام محاسبات با استفاده از این فرمول، فیزو مشخص کرد که با = 313,000,000 متر بر ثانیه. این نتیجه بسیار دقیق تر بود.

آرماند هیپولیت لوئیس فیزو

در سال 1838، دومینیک فرانسوا ژان آراگو، فیزیکدان و ستاره شناس فرانسوی، استفاده از روش آینه چرخان را برای محاسبه سرعت نور پیشنهاد کرد. این ایده توسط فیزیکدان، مکانیک و ستاره شناس فرانسوی ژان برنارد لئون فوکو، که در سال 1862 مقدار سرعت نور (298,000,000±500,000) متر بر ثانیه را بدست آورد عملی شد.

دومینیک فرانسوا ژان آراگو

در سال 1891، نتیجه اخترشناس آمریکایی سیمون نیوکامب، یک مرتبه قدر دقیق تر از نتیجه فوکو بود. در نتیجه محاسبات او با = (99,810,000±50,000) m/s.

تحقیقات آلبرت آبراهام مایکلسون، فیزیکدان آمریکایی، که از یک آینه هشت ضلعی چرخان استفاده کرد، تعیین سرعت نور را با دقت بیشتری ممکن کرد. در سال 1926، دانشمند مدت زمانی که نور برای طی کردن فاصله بین قله های دو کوه معادل 35.4 کیلومتر طول می کشید را اندازه گیری کرد و به دست آورد. با = (4000±299,796,000) m/s.

دقیق‌ترین اندازه‌گیری در سال 1975 انجام شد. در همان سال، کنفرانس عمومی وزن‌ها و اندازه‌ها توصیه کرد که سرعت نور برابر با 2/1 ± 299792458 متر بر ثانیه در نظر گرفته شود.

سرعت نور به چه چیزی بستگی دارد؟

سرعت نور در خلاء به چارچوب مرجع یا موقعیت ناظر بستگی ندارد. او می ماند مقدار ثابت، برابر با 299,792,458 ± 1.2 m/s. اما در رسانه های شفاف مختلف این سرعت کمتر از سرعت آن در خلاء خواهد بود. هر محیط شفاف دارای چگالی نوری است. و هر چه بالاتر باشد سرعت انتشار نور در آن کمتر می شود. برای مثال سرعت نور در هوا بیشتر از سرعت آن در آب و در شیشه نوری خالص کمتر از سرعت آب است.

اگر نور از یک محیط کم چگال به یک محیط چگال تر حرکت کند، سرعت آن کاهش می یابد. و اگر انتقال از یک محیط متراکم تر به یک محیط کمتر متراکم رخ دهد، برعکس، سرعت افزایش می یابد. این توضیح می دهد که چرا پرتو نور در مرز انتقال بین دو رسانه منحرف می شود.

بهار گذشته مجلات علمی و عامه پسند در سرتاسر جهان خبرهای هیجان انگیزی را منتشر کردند. فیزیکدانان آمریکایی آزمایش منحصر به فردی را انجام دادند: آنها توانستند سرعت نور را به 17 متر در ثانیه کاهش دهند.

همه می دانند که نور با سرعت بسیار زیاد - تقریباً 300 هزار کیلومتر در ثانیه - حرکت می کند. مقدار دقیق مقدار آن در خلاء = 299792458 m/s یک ثابت فیزیکی اساسی است. طبق نظریه نسبیت، این حداکثر است سرعت ممکنانتقال سیگنال

در هر محیط شفاف، نور آهسته تر حرکت می کند. سرعت v بستگی به ضریب شکست محیط n دارد: v = c/n. ضریب شکست هوا 1.0003، آب - 1.33، انواع شیشه ها - از 1.5 تا 1.8 است. الماس یکی از بالاترین مقادیر ضریب شکست را دارد - 2.42. بنابراین، سرعت نور در مواد معمولی بیش از 2.5 برابر کاهش نمی یابد.

در اوایل سال 1999، گروهی از فیزیکدانان مؤسسه رولند تحقیق علمیدر دانشگاه هاروارد (ماساچوست، ایالات متحده آمریکا) و دانشگاه استنفورد (کالیفرنیا) اثر کوانتومی ماکروسکوپی را مورد مطالعه قرار دادند - به اصطلاح شفافیت خود القا شده، عبور پالس های لیزر از محیطی که در شرایط عادی مات است. این محیط اتم های سدیم در حالت خاصی به نام میعانات بوز-اینشتین بود. هنگامی که با یک پالس لیزر تابش می شود، خواص نوری به دست می آورد که سرعت گروهی پالس را در مقایسه با سرعت در خلاء 20 میلیون بار کاهش می دهد. آزمایشگران توانستند سرعت نور را به 17 متر بر ثانیه برسانند!

قبل از توصیف ماهیت این آزمایش منحصر به فرد، اجازه دهید معنای برخی از مفاهیم فیزیکی را یادآوری کنیم.

سرعت گروه هنگامی که نور در یک محیط منتشر می شود، دو سرعت از هم متمایز می شود: فاز و گروه. سرعت فاز vf حرکت فاز یک موج تک رنگ ایده آل - یک موج سینوسی بی نهایت با یک فرکانس را مشخص می کند و جهت انتشار نور را تعیین می کند. سرعت فاز در محیط با ضریب شکست فاز مطابقت دارد - همان چیزی که مقادیر آن برای اندازه گیری می شود. مواد مختلف. ضریب شکست فاز و در نتیجه سرعت فاز به طول موج بستگی دارد. این وابستگی پراکندگی نامیده می شود. به ویژه منجر به تجزیه نور سفیدی می شود که از یک منشور به یک طیف می گذرد.

اما یک موج نور واقعی شامل مجموعه ای از امواج با فرکانس های مختلف است که در یک بازه طیفی معین گروه بندی شده اند. چنین مجموعه ای گروهی از امواج، بسته موج یا پالس نور نامیده می شود. این امواج به دلیل پراکندگی با سرعت فازهای مختلف در محیط منتشر می شوند. در این حالت تکانه کشیده می شود و شکل آن تغییر می کند. بنابراین، برای توصیف حرکت یک ضربه، گروهی از امواج به عنوان یک کل، مفهوم سرعت گروهی معرفی می شود. تنها در مورد یک طیف باریک و در یک محیط با پراکندگی ضعیف، زمانی که تفاوت در سرعت فاز اجزای جداگانه کم باشد، منطقی است. برای درک بهتر وضعیت، می‌توانیم تشبیه واضحی ارائه کنیم.

بیایید تصور کنیم که هفت ورزشکار روی خط شروع صف کشیده اند و پیراهن هایی با رنگ های مختلف بر تن کرده اند: قرمز، نارنجی، زرد و غیره. با علامت تپانچه شروع، آنها همزمان شروع به دویدن می کنند، اما "قرمز" "ورزشکار سریعتر از "نارنجی" می دود، "نارنجی" سریعتر از "زرد" و غیره است، به طوری که به صورت زنجیره ای کشیده می شوند که طول آن پیوسته افزایش می یابد. حال تصور کنید که ما از بالا به آن‌ها از چنان ارتفاعی نگاه می‌کنیم که نمی‌توانیم تک تک دوندگان را تشخیص دهیم، بلکه فقط یک نقطه رنگارنگ را می‌بینیم. آیا می توان در مورد سرعت حرکت این نقطه به طور کلی صحبت کرد؟ این امکان پذیر است، اما فقط در صورتی که خیلی تار نباشد، زمانی که تفاوت در سرعت دوندگان رنگ های مختلف کم باشد. در غیر این صورت، نقطه ممکن است در تمام طول مسیر کشیده شود و سوال سرعت آن معنا را از دست بدهد. این مربوط به پراکندگی قوی - گسترش زیادی از سرعت است. اگر دونده‌ها لباس‌هایی با رنگ تقریباً یکسان بپوشند که فقط از نظر سایه‌ها متفاوت است (مثلاً از قرمز تیره تا قرمز روشن)، این با طیف باریک سازگار می‌شود. سپس سرعت دوندگان تفاوت چندانی نخواهد داشت؛ گروه در هنگام حرکت کاملا فشرده باقی می ماند و می تواند با مقدار بسیار مشخصی از سرعت مشخص شود که به آن سرعت گروهی می گویند.

آمار بوز-انیشتین این یکی از انواع به اصطلاح آمار کوانتومی است - نظریه ای که وضعیت سیستم های حاوی بسیار عدد بزرگذراتی که از قوانین مکانیک کوانتومی پیروی می کنند.

همه ذرات - هم ذرات موجود در یک اتم و هم ذرات آزاد - به دو دسته تقسیم می شوند. برای یکی از آنها، اصل طرد پائولی معتبر است که طبق آن در هر سطح انرژی بیش از یک ذره وجود ندارد. ذرات این طبقه فرمیون نامیده می شوند (اینها الکترون، پروتون و نوترون هستند؛ همان طبقه شامل ذراتی است که از تعداد فرد فرمیون تشکیل شده است) و قانون توزیع آنها را آمار فرمی دیراک می نامند. ذرات دسته دیگر بوزون نامیده می شوند و از اصل پائولی پیروی نمی کنند: تعداد نامحدودی از بوزون ها می توانند در یک سطح انرژی جمع شوند. در این مورد ما در مورد آمار بوز-انیشتین صحبت می کنیم. بوزون ها شامل فوتون ها هستند که برخی از آنها کوتاه مدت هستند ذرات بنیادی(به عنوان مثال، مزون های پی)، و همچنین اتم های متشکل از تعداد زوج فرمیون. در خیلی دمای پایینبوزون ها در پایین ترین سطح انرژی - بنیادی - جمع می شوند. سپس آنها می گویند که تراکم بوز-انیشتین رخ می دهد. اتم های میعان خصوصیات فردی خود را از دست می دهند و چندین میلیون از آنها شروع به رفتار یکپارچه می کنند، توابع موج آنها ادغام می شوند و رفتار آنها با یک معادله توصیف می شود. این باعث می شود که بگوییم اتم های میعان مانند فوتون های تابش لیزر منسجم شده اند. محققان موسسه ملی استانداردها و فناوری آمریکا از این خاصیت میعانات بوز-اینشتین برای ایجاد "لیزر اتمی" استفاده کردند (به Science and Life شماره 10، 1997 مراجعه کنید).

شفافیت خودساخته این یکی از اثرات اپتیک غیرخطی است - اپتیک میدان های نوری قدرتمند. این شامل این واقعیت است که یک پالس نوری بسیار کوتاه و قدرتمند بدون تضعیف از محیطی عبور می کند که تابش مداوم یا پالس های طولانی را جذب می کند: یک محیط مات برای آن شفاف می شود. شفافیت خود القا شده در گازهای کمیاب با مدت زمان پالس 10-7 - 10-8 ثانیه و در محیط های متراکم - کمتر از 10-11 ثانیه مشاهده می شود. در این مورد، تاخیر پالس رخ می دهد - سرعت گروه آن به شدت کاهش می یابد. این اثر برای اولین بار توسط مک کال و خان ​​در سال 1967 بر روی یاقوت سرخ در دمای 4 کلوین نشان داده شد. در سال 1970، تاخیرهای مربوط به سرعت پالس سه مرتبه (1000 برابر) کمتر از سرعت نور در خلاء در روبیدیم به دست آمد. بخار

اجازه دهید اکنون به آن بپردازیم آزمایش منحصر به فرد 1999. این کار توسط لن وسترگارد هاو، زکری داتون، سایروس بروسی (موسسه رولند) و استیو هریس (دانشگاه استنفورد) انجام شد. آنها یک ابر متراکم و مغناطیسی از اتم های سدیم را خنک کردند تا زمانی که به حالت پایه، پایین ترین سطح انرژی، بازگردند. در این مورد، تنها آن اتم هایی جدا شدند که گشتاور دوقطبی مغناطیسی آنها خلاف جهت جهت داده شده بود میدان مغناطیسی. سپس محققان ابر را تا کمتر از 435 نانوکلوین (نانوکلوین یا 0.000000435 K، تقریبا صفر مطلق) خنک کردند.

پس از این، میعانات با یک "پرتو جفت" از نور لیزر قطبی خطی با فرکانس مربوط به انرژی تحریک ضعیف آن روشن شد. اتم ها به سمت بالاتر حرکت کردند سطح انرژیو جذب نور را متوقف کرد. در نتیجه، میعانات نسبت به تابش لیزر زیر شفاف شد. و در اینجا اثرات بسیار عجیب و غیر معمول ظاهر شد. اندازه‌گیری‌ها نشان داد که، تحت شرایط خاص، پالسی که از چگالش بوز-انیشتین می‌گذرد، تاخیری را تجربه می‌کند که مربوط به کند شدن نور با بیش از هفت مرتبه بزرگی است - ضریب 20 میلیون. سرعت پالس نور به 17 متر بر ثانیه کاهش یافت و طول آن چندین بار کاهش یافت - به 43 میکرومتر.

محققان بر این باورند که با اجتناب از گرمایش لیزری میعانات، می‌توانند سرعت نور را حتی بیشتر - شاید تا چند سانتی‌متر در ثانیه - کاهش دهند.

سیستمی با چنین ویژگی‌های غیرعادی امکان مطالعه خواص نوری کوانتومی ماده و همچنین ایجاد دستگاه‌های مختلف برای رایانه‌های کوانتومی آینده، به عنوان مثال، سوئیچ‌های تک فوتون را فراهم می‌کند.

> سرعت نور

دریابید که کدام سرعت نوردر خلاء یک ثابت اساسی در فیزیک است. سرعت انتشار نور m/s برابر است با قانون، فرمول اندازه گیری.

سرعت نور در خلاء- یکی از ثابت های اساسی در فیزیک.

هدف یادگیری

• سرعت نور را با ضریب شکست محیط مقایسه کنید.

نکات اصلی

• حداکثر شاخص ممکن برای سرعت نور، نور در خلاء (بدون تغییر) است.
• C نماد سرعت نور در خلاء است. به 299792458 متر بر ثانیه می رسد.
• هنگامی که نور وارد یک محیط می شود، سرعت آن به دلیل شکست کاهش می یابد. با استفاده از فرمول v = c/n محاسبه می شود.

مقررات

• سرعت ویژه نور: تطبیق اصل نسبیت و ثبات سرعت نور.
• ضریب شکست نسبت سرعت نور در هوا/خلاء به یک محیط دیگر است.

سرعت نور

سرعت نور به عنوان یک نقطه مقایسه عمل می کند تا چیزی را بسیار سریع تعریف کند. اما این چی هست؟

پرتو نور از زمین به ماه در بازه زمانی لازم برای عبور یک پالس نور - 1.255 ثانیه در فاصله مداری متوسط ​​حرکت می کند.

پاسخ ساده است: ما در مورددر مورد سرعت فوتون ها و ذرات نور. سرعت نور چقدر است؟ سرعت نور در خلاء به 299792458 متر بر ثانیه می رسد. این یک ثابت جهانی قابل اعمال است مناطق مختلففیزیک.

بیایید معادله E = mc 2 را در نظر بگیریم (E انرژی و m جرم است). این معادل جرم-انرژی است که از سرعت نور برای اتصال فضا و زمان استفاده می کند. در اینجا می توانید نه تنها توضیحی برای انرژی پیدا کنید، بلکه موانع سرعت را نیز شناسایی کنید.

سرعت موج نور در خلاء به طور فعال برای اهداف مختلف استفاده می شود. به عنوان مثال، در نظریه خاصنسبیت نشان می دهد که این یک محدودیت سرعت طبیعی است. اما می دانیم که سرعت به محیط و شکست بستگی دارد:

v = c/n (v سرعت واقعی عبور نور از محیط، c سرعت نور در خلاء و n ضریب شکست است). ضریب شکست هوا 10003 است و سرعت نور مرئی 90 کیلومتر بر ثانیه کمتر از s است.

ضریب لورنتس

اجسام به سرعت در حال حرکت ویژگی های خاصی را نشان می دهند که با موقعیت مکانیک کلاسیک در تضاد است. به عنوان مثال، تماس های طولانی و زمان در حال گسترش است. معمولا این اثرات حداقل هستند، اما در چنین سرعت های بالایی بیشتر قابل مشاهده هستند. ضریب لورنتس (γ) عاملی است که در آن انبساط زمان و انقباض طول رخ می دهد:

γ = (1 - v 2 /c 2) -1/2 γ = (1 - v 2 /c 2) -1/2 γ = (1 - v 2 /c 2) -1/2.

در سرعت های پایین v 2 /c 2 به 0 نزدیک می شود و γ تقریباً 1 است. با این حال، هنگامی که سرعت به c نزدیک می شود، γ تا بی نهایت افزایش می یابد.

مدت‌ها قبل از اینکه دانشمندان سرعت نور را اندازه‌گیری کنند، باید سخت تلاش می‌کردند تا مفهوم «نور» را تعریف کنند. ارسطو یکی از اولین کسانی بود که به این موضوع فکر کرد و نور را نوعی ماده متحرک می دانست که در فضا پخش می شود. همکار و پیرو روم باستان او لوکرتیوس کاروس بر ساختار اتمی نور اصرار داشت.

به قرن هفدهمدو نظریه اصلی در مورد ماهیت نور شکل گرفت - کورپوسکولار و موج. نیوتن یکی از طرفداران اولین بود. به نظر او همه منابع نوری ذرات ریز ساطع می کنند. در طول "پرواز" آنها خطوط درخشان - پرتوهایی را تشکیل می دهند. حریف او، دانشمند هلندی کریستیان هویگنس، اصرار داشت که نور نوعی حرکت موجی است.

در نتیجه اختلافات چند صد ساله، دانشمندان به اتفاق نظر رسیده اند: هر دو نظریه حق حیات دارند و نور طیفی است که با چشم قابل مشاهده است. امواج الکترومغناطیسی.

کمی تاریخ سرعت نور چگونه اندازه گیری شد؟

اکثر دانشمندان باستانی متقاعد شده بودند که سرعت نور بی نهایت است. با این حال، نتایج تحقیقات گالیله و هوک به ماهیت شدید آن اجازه داد، که به وضوح در قرن هفدهم توسط ستاره شناس و ریاضیدان برجسته دانمارکی اولاف رومر تأیید شد.

او اولین اندازه گیری های خود را با مشاهده کسوف Io، ماهواره مشتری، در زمانی انجام داد که مشتری و زمین در دو طرف مخالف نسبت به خورشید قرار داشتند. رومر ثبت کرد که با دور شدن زمین از مشتری با فاصله ای برابر با قطر مدار زمین، زمان تاخیر تغییر کرد. حداکثر مقدار 22 دقیقه بود. در نتیجه محاسبات، سرعت 220000 کیلومتر بر ثانیه را دریافت کرد.

50 سال بعد در سال 1728، به لطف کشف انحراف، اخترشناس انگلیسی جی. بردلی این رقم را به 308000 کیلومتر در ثانیه "تصحیح" کرد. بعدها سرعت نور توسط اخترفیزیکدانان فرانسوی فرانسوا آرگو و لئون فوکو اندازه گیری شد و خروجی 298000 کیلومتر بر ثانیه به دست آمد. یک تکنیک اندازه گیری دقیق تر توسط خالق تداخل سنج، فیزیکدان مشهور آمریکایی آلبرت مایکلسون پیشنهاد شد.

آزمایش مایکلسون برای تعیین سرعت نور

این آزمایش ها از سال 1924 تا 1927 به طول انجامید و شامل 5 سری مشاهدات بود. ماهیت آزمایش به شرح زیر بود. یک منبع نور، یک آینه و یک منشور هشت ضلعی دوار در کوه ویلسون در مجاورت لس آنجلس نصب شد و یک آینه بازتابنده 35 کیلومتر بعد در کوه سن آنتونیو نصب شد. ابتدا نور از طریق یک لنز و یک شکاف به منشوری که با یک روتور پرسرعت می چرخد ​​(با سرعت 528 rps) برخورد می کند.

شرکت کنندگان در آزمایش ها می توانستند سرعت چرخش را طوری تنظیم کنند که تصویر منبع نور به وضوح در چشمی قابل مشاهده باشد. از آنجایی که فاصله بین رئوس و فرکانس چرخش مشخص بود، مایکلسون سرعت نور را 299796 کیلومتر بر ثانیه تعیین کرد.

دانشمندان سرانجام در نیمه دوم قرن بیستم، زمانی که میزرها و لیزرها ساخته شدند، در مورد سرعت نور تصمیم گرفتند که با بالاترین ثبات فرکانس تابش مشخص می شود. در آغاز دهه 70، خطا در اندازه گیری ها به 1 کیلومتر در ثانیه کاهش یافت. در نتیجه، بر اساس توصیه پانزدهم کنفرانس عمومی اوزان و اندازه ها، که در سال 1975 برگزار شد، تصمیم گرفته شد که سرعت نور در خلاء اکنون برابر با 299792.458 کیلومتر بر ثانیه باشد.

آیا سرعت نور برای ما قابل دستیابی است؟

بدیهی است که کاوش در اقصی نقاط جهان بدون سفینه های فضایی که با سرعت بسیار زیاد پرواز می کنند غیرقابل تصور است. ترجیحا با سرعت نور. اما آیا این امکان پذیر است؟

سرعت مانع نور یکی از پیامدهای نظریه نسبیت است. همانطور که می دانید افزایش سرعت مستلزم افزایش انرژی است. سرعت نور به انرژی بی نهایت نیاز دارد.

افسوس، قوانین فیزیک به طور قاطع مخالف این است. با سرعت سفینه فضاییبا سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه، ذراتی که به سمت او پرواز می کنند، به عنوان مثال، اتم های هیدروژن، به منبع مرگبار تشعشعات قدرتمندی معادل 10000 سیورت در ثانیه تبدیل می شوند. این تقریباً مانند قرار گرفتن در برخورد دهنده بزرگ هادرونی است.

به گفته دانشمندان دانشگاه جان هاپکینز، هیچ حفاظت کافی در طبیعت در برابر چنین تشعشعات هیولایی کیهانی وجود ندارد. تخریب کشتی با فرسایش ناشی از اثرات غبار بین ستاره ای کامل خواهد شد.

یکی دیگر از مشکلات سرعت نور اتساع زمان است. پیری بسیار طولانی تر خواهد شد. میدان بینایی نیز تحریف می شود، در نتیجه مسیر کشتی مانند داخل یک تونل می گذرد، که در انتهای آن خدمه فلاش درخشانی را مشاهده خواهند کرد. در پشت کشتی تاریکی مطلق وجود خواهد داشت.

بنابراین در آینده ای نزدیک، بشر باید "اشتهای" سرعت خود را به 10٪ سرعت نور محدود کند. این بدان معناست که پرواز به نزدیکترین ستاره به زمین، پروکسیما قنطورس (4.22 سال نوری) حدود 40 سال طول خواهد کشید.

سرعت نور در خلاء - قدر مطلقسرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در خلاء در فیزیک به آن اشاره می شود حرف لاتین ج.
سرعت نور در خلاء یک ثابت اساسی است، مستقل از انتخاب سیستم اینرسیشمارش معکوس.
طبق تعریف، دقیقاً همینطور است 299,792,458 متر بر ثانیه (مقدار تقریبی 300 هزار کیلومتر بر ثانیه).
بر اساس نظریه نسبیت خاص، است حداکثر سرعت برای انتشار هر گونه فعل و انفعالات فیزیکی که انرژی و اطلاعات را منتقل می کند.

سرعت نور چگونه تعیین شد؟

برای اولین بار سرعت نور در تعیین شد 1676 O. K. Roemerبا تغییر در فواصل زمانی بین کسوف های ماهواره های مشتری.

در سال 1728 توسط J. Bradley نصب شد، بر اساس مشاهدات او از انحرافات نور ستارگان.

در سال 1849 A. I. L. Fizeauاولین کسی بود که سرعت نور را بر حسب زمانی که نور برای طی کردن یک مسافت کاملاً مشخص (پایه) طول می‌کشد اندازه‌گیری کرد. از آنجایی که ضریب شکست هوا بسیار کمی با 1 متفاوت است، اندازه گیری های زمینی مقدار بسیار نزدیک به c را نشان می دهند.
در آزمایش فیزو، یک پرتو نور از منبع S که توسط یک آینه نیمه شفاف N منعکس شده بود، به طور دوره ای توسط یک دیسک دندانه دار چرخان W قطع می شد، از پایه MN (حدود 8 کیلومتر) عبور می کرد و از آینه M منعکس می شد و به آینه M باز می گشت. دیسک هنگامی که نور به دندان برخورد کرد، به ناظر نمی رسید و نوری که به شکاف بین دندان ها می افتاد از طریق چشمی E قابل مشاهده بود. بر اساس سرعت های شناخته شده چرخش دیسک، مدت زمانی که نور طول کشید تا سفر از طریق پایگاه مشخص شد. Fizeau مقدار c = 313300 km/s را بدست آورد.

در سال 1862 J. B. L. Foucaultایده ای را که در سال 1838 توسط D. Arago بیان شد، با استفاده از یک آینه با چرخش سریع (512 r/s) به جای دیسک دندانه دار، اجرا کرد. با انعکاس از آینه، پرتو نور به سمت پایه هدایت شد و پس از بازگشت دوباره بر روی همان آینه افتاد، که فرصت داشت از طریق یک زاویه کوچک خاص بچرخد. با پایه تنها 20 متر، فوکو دریافت که سرعت نور برابر با 29800080 ± 500 کیلومتر بر ثانیه است.طرح ها و ایده های اصلی آزمایش های فیزو و فوکو بارها و بارها در کارهای بعدی در مورد تعریف s مورد استفاده قرار گرفت.