Презентация "Методы измерения скорости света"

Методы измерения

скорости света

Как наша прожила планета

Как люди жили бы на ней

Без теплоты, магнита, света

И электрических лучей?

А. Мицкевич

В 1607 г. Галилео Галилей первым попытался измерить скорость света

Галилео Галилей (1564-1642)

• На вершине одного из холмов встал Галилей, на вершину другого поставил ассистента.

• Ассистенту было наказано снять крышку со своего фонаря в тот момент, когда он увидит вспышку света фонаря Галилея.

• Галилей измерил промежуток времени между вспышкой своего фонаря и моментом, когда он увидел вспышку фонаря ассистента

Этот промежуток оказался столь коротким, что Галилей счёл его характеризующим только быстроту реакции человека и заключил, что скорость света должна быть беспредельно велика.

Астрономический метод измерения скорости света

Датский физик и астроном Олаф Кристенсен Рёмер в 1676 году доказал конечность скорости света.

Метод основывается на измерении скорости света по наблюдениям с Земли затмений спутника Ио Юпитера.

Ученый видел, как спутник проходил перед планетой, а затем погружался в ее тень и исчезал из виду. Затем он снова появлялся, мгновенно вспыхивая. Промежуток времени между двумя вспышками равен 42 ч 28 мин.

Он заметил, что когда Земля и Юпитер находятся по разные стороны от Солнца, затмения спутника Юпитера Ио запаздывают по сравнению с расчётами на 22 минуты. Отсюда он получил значение для скорости света около 215000 км/с.

В 1728 году Джеймс Брэдли оценил величину скорости света, наблюдая аберрацию звёзд. Он наблюдал одну из звезд в созвездии Дракона, и обнаружил, что её видимое положение изменяется в течение года. скорость света оказалась равна 301000 км/с.

Лабораторные методы

Первое измерение  c  на Земле выполнил Арман Физо в 1849 году. Он использовал отражение света от зеркала, удалённого на расстояние 8 км. Луч света проходил через зазор между зубчиками быстро вращающегося колеса. Скорость вращения увеличивали, пока отражённый луч не становился виден в следующем зазоре. Рассчитанная величина  c  получилась равной 315000 км/с. 

В 1862 году французский физик Леон Фуко применил вместо зубчатого диска быстровращающееся зеркало. Отражаясь от зеркала пучок света направлялся на базу и по возвращении вновь попадал на то же зеркало, успевшее повернуться на некоторый малый угол. При базе всего 20 м Фуко нашёл, что скорость света равна 298000 км/с.

Весной 1879 года газета “Нью-Йорк Таймс” сообщила: “На научном горизонте Америки появилась новая яркая звезда. Младший лейтенант морской службы, выпускник Морской академии в Аннаполисе Альберт Майкельсон, которому еще не 27 лет добился выдающегося успеха в области оптики: он измерил скорость света!”

Установка Майкельсона размещалась на двух горных вершинах, разделенных расстоянием 35,4 км. Зеркалом служила восьмигранная стальная призма на горе Сан Антонио в Калифорнии, сама установка находилась на горе Маунт-Вильсон. После отражения от призмы луч света попадал на систему зеркал, возвращающих его назад. Скорость света равна 300100 км/с.

Наиболее точное измерение скорости света было получено в 1972 г. американским ученым К. Ивенсоном с сотрудниками. В результате независимых измерений частоты и длины волны лазерного измерения ими было получено значение с=299 792,456 км/с

Однако в 1983 г. на заседании Генеральной ассамблеи мер и весов было принято новое определение метра (это длина пути, проходимое светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды), из которого следует что скорость света в вакууме абсолютно точно равна с=299 792 458 м/с

Была измерена скорость в различных прозрачных веществах. Скорость света в воде была измерена в 1856 г. Она оказалась в 4/3 раза меньше, чем в вакууме. Во всех других веществах она также меньше, чем в вакууме.

Интересные факты

1. Точная скорость света - 299 792 458 метров в секунду, Ничто во Вселенной не может двигаться быстрее скорости света.

2. Чтобы добраться от поверхности Солнца до поверхности Земли, свету необходимо всего 8 минут 17 секунд, а от поверхности Земли до Луны свет домчится за 1,3 секунды. Для достижения ближайшей к Земле звезды, не до Солнца - свету понадобится примерно четыре с половиной года, а для путешествия по видимой нами Вселенной, потребуется около 100 миллиардов лет.

3. Преломления света можно добиться путем пропускания его через разные субстанции - лед, воздух, воду.

4. Основными цветами света являются зеленый, синий и красный, при их смешении в определенных пропорциях можно получить любой существующий цвет и оттенок.

5. У света есть различная цветность, она зависит от длины волны, самые длинные волны красного цвета, короткие - фиолетового.

6. И сколько бы ни старались ученые разогнать электрон до скорости света, у них не получилось: электрон разогнался до максимальной скорости, которая составила 99.999999995% от скорости света.

.

Определение скорости света сыграло в науке очень важную роль. Оно в значительной степени способствовало выяснению природы света. Особое значение скорость света имеет потому, что ни одно тело в мире не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Это стало ясным после создания теории относительности