Швидкість світла – 300 000 км/с

Швидкість світла – найбільша швидкість, яка взагалі можлива в нашому Всесвіті, і вона, як відомо, дорівнює 300 000 км / с. І ще встановлено, що ніяке тіло, ніяка частка не може досягти швидкості світла (тим більше – її перевищити) – на це здатні тільки фотони і інші кванти, а також їх «другі натури» – електромагнітні хвилі. Так? Так, все вірно, але з деякими застереженнями й уточненнями.

Коли говорять про швидкість світла, то найчастіше мають на увазі швидкість поширення світлової хвилі або фотона у вакуумі. У просторі, вільному від матерії і будь-якого випромінювання (в цьому вакуумі не повинно бути нічого, навіть радіохвиль), світло як раз і буде досягати своєї величезної секундної швидкості в 300 тисяч кілометрів. А ось при попаданні в інші середовища (в той же повітря, скло, прозорі кристали і т. Д.) Світло гальмується.

Будь-яка прозора (а при дотриманні деяких умов – і непрозора) середовище має тієї чи іншої оптичної щільністю – чим вона більша, ніж з меншою швидкістю в ній може поширюватися світло. Наприклад, в прозорому повітрі при тиску в одну атмосферу світло рухається всього на 2% повільніше, ніж у вакуумі (близько 294 000 км / с). У дистильованої воді швидкість поширення світла падає вже до 226 000 км / с, а в оптичному (вкрай чистому і однорідному) склі світло рухається зі швидкістю трохи менше 196 000 км / с. Алмаз знижує швидкість світла до 130 000 км / с, а деякі кристали – і до ще менших показників. Різниця разюча, але це, як показали досліди, далеко не межа.

На самому початку третього тисячоліття відразу дві групи вчених проводили експерименти по зниженню швидкості світла в екзотичній середовищі – конденсаті Бозе – Ейнштейна, створеному з парів натрію і рубідію (в цьому стані атоми з’єднуються попарно, утворюючи речовину з дивовижними якостями). Результати робіт були приголомшливими – падіння швидкості світла в парах натрію при майже абсолютному нулі вдалося довести до 17 м / с! Як показали розрахунки, при дотриманні деяких умов швидкість світла в конденсаті Бозе – Ейнштейна з натрію може складати і 1 м / с, але експерименти іншої групи виявилися більш успішними.

Вчені, які пропускають промінь лазера через пари рубідію, змогли і зовсім зупинити світло. Але не варто думати, що в обсязі рубідію знаходилися нерухомі фотони – зовсім немає, так як фотони не володіють масою спокою, а значить, можуть існувати тільки в русі. Тоді чому тут йдеться про зупинку світла?

З точки зору квантової механіки, все вірно. Електромагнітна хвиля (не забуваємо, що світло підпорядковується корпускулярно-хвильовому дуалізму, тобто може бути представлений як хвилею, так і потоком частинок) нібито «загрузла» в парах рубідію, віддавши їм свою енергію. Однак при нескладних маніпуляціях (зміні зовнішнього керуючого магнітного поля) знову народжувалися фотони, абсолютно ідентичні (за поляризації, енергії та інші характеристики) тим, що увійшли в ємність з парами рубідію: фотони як би застрявали в рубідій, а через якийсь час знову виходили, тому і можна говорити про зупинку світла.

Тепер варто сказати про недосяжність швидкості світла іншими частинками і фізичними тілами. ОТО каже, що швидкості в 300 000 км / с можуть досягти тільки фотони і тільки в вакуумі. Однак виникають ситуації, коли частинки рухаються швидше, ніж світло, і це зовсім не фантастика.

Уже говорилося, що світло в різних середовищах має різну швидкість, і ця швидкість ніяк не може збільшуватися. Однак інші частинки (наприклад, електрони) не обмежені в тому, з якою швидкістю їм летіти, наприклад, крізь скло. Ось і виходить, що в деяких середовищах швидкість частинок може перевищувати швидкість світла.

До речі, завдяки цій обставині на дні океанів і в ядерних реакторах може виникати світіння води. Справа в тому, що якщо частка рухається в якому-небудь середовищі швидше, ніж рухається в цьому ж середовищі світло, то виникає слабке світіння – це так званий ефект Вавилова – Черенкова. На даному ефекті засновані деякі детектори, що дозволяють вимірювати швидкості та інші характеристики елементарних частинок. А світіння води у дна океану може бути викликано високоенергетичними електронами, що випускаються ядрами радіоактивних елементів, що знаходяться в грунті.

Так що, перш ніж говорити про швидкість світла, необхідно обумовлювати, в якому середовищі рухається світловий промінь. Про це ж варто згадувати і при розмові про недосяжність швидкості світла, адже в деяких середовищах що швидко часткам легко подолати світлову швидкість.

ПОДІЛИТИСЯ:

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.