Як вимірювали швидкість світла?

Дійсно, як? Як виміряти найвищу швидкість у Всесвіті в наших скромних, Земних умовах? Нам вже не потрібно ламати над цим голову – адже за кілька століть стільки людей працювало над цим питанням, розробляючи методи вимірювання швидкості світла. Почнемо розповідь по порядку.

Швидкість світла – швидкість поширення електромагнітних хвиль у вакуумі. Вона позначається латинською буквою c. Швидкість світла дорівнює приблизно 300 000 000 м / с.

Спочатку над питанням вимірювання швидкості світла взагалі ніхто не замислювався. Є світло – ось і відмінно. Потім, в епоху античності, серед вчених філософів панувала думка про те, що швидкість світла нескінченна, тобто миттєва. Потім було Середньовіччя з інквізицією, коли головним питанням мислячих і прогресивних людей було питання «Як би не потрапити в багаття?» І тільки в епохи Відродження і Просвітництва думки вчених розплодилися і, звичайно ж, розділилися.

Так, Декарт, Кеплер і Ферма були тієї ж думки, що і вчені античності. А ось Галілео Галілей вважав, що швидкість світла кінцева, хоч і дуже велика. Власне, він і зробив перший вимір швидкості світла. Точніше, зробив першу спробу по її виміру.

Дослід Галілея

Дослід Галілео Галілея був геніальний у своїй простоті. Вчений проводив експеримент з вимірювання швидкості світла, озброївшись простими підручними засобами. На великому і відомому відстані один від одного, на різних пагорбах, Галілей і його помічник стояли з запаленими ліхтарями. Один з них відкривав заслінку на ліхтарі, а другий повинен був виконати те ж саме, коли побачить світ першого ліхтаря. Знаючи відстань і час (затримку перед тим, як помічник відкриє ліхтар) Галілей розраховував обчислити швидкість світла. На жаль, для того, щоб цей експеримент увінчався успіхом, Галілею і його помічнику потрібно було вибрати пагорби, які знаходяться на відстані в кілька мільйонів кілометрів один від одного. Хотілося б нагадати, що ви можете замовити есе, оформивши заявку на сайті.

Досліди Ремер і Бредлі

Першим вдалим і на подив точним досвідом щодо визначення швидкості світла був досвід датського астронома Олафа Ремер. Ремер застосував астрономічний метод вимірювання швидкості світла. У 1676 він спостерігав в телескоп за супутником Юпітера Іо, і виявив, що час настання затемнення супутника змінюється в міру віддалення Землі від Юпітера. Максимальний час запізнювання склало 22 хвилини. Порахувавши, що Земля віддаляється від Юпітера на відстань діаметра земної орбіти, Ремер розділив приблизне значення діаметра на час запізнювання, і отримав значення 214000 кілометрів в секунду. Звичайно, такий підрахунок був дуже грубий, відстані між планетами були відомі лише приблизно, але результат виявився відносно недалекий від істини.

До виміру швидкості світла РёмеромК виміру швидкості світла Ремер
Досвід Бредлі. У 1728 році Джеймс Бредлі оцінив швидкість світла спостерігаючи аберації зірок. Аберації – це зміна видимого положення зірки, викликане рухом землі по орбіті. Знаючи швидкість руху Землі і вимірявши кут аберації, Бредлі отримав значення в 301000 кілометрів на секунду.

Дослід Фізо

До результату досвіду Ремер і Бредлі тодішній науковий світ поставився з недовірою. Проте, результат Бредлі був найточнішим протягом сотні з гаком років, аж до 1849 року. У той рік французький вчений Арман Фізо виміряв швидкість світла методом обертового затвора, без спостережень за небесними тілами, а тут, на Землі. По суті, це був перший після Галілея лабораторний метод вимірювання швидкості світла. Наведемо нижче схему його лабораторної установки.

Світло, відбиваючись від дзеркала, проходив через зуби колеса і відбивався від ще одного дзеркала, віддаленого на 8,6 кілометрів. Швидкість колеса збільшували до того моменту, поки світ не ставав видно в наступному зазорі. Розрахунки Физо дали результат в 313000 кілометрів на секунду. Через рік подібний експеримент з обертовим дзеркалом био проведено Леоном Фуко, який отримав результат 298000 кілометрів в секунду.

З появою мазерів і лазерів у людей з’явилися нові можливості і способи для вимірювання швидкості світла, а розвиток теорії дозволило також розраховувати швидкість світла побічно, без проведення прямих вимірювань.

Найточніше значення швидкості світла

Людство накопичило величезний досвід по вимірюванню швидкості світла. На сьогоднішній день найбільш точним значенням швидкості світла прийнято вважати значення 299 792 458 метрів в секунду, отримане в 1983 році. Цікаво, що подальше, більш точне вимірювання швидкості світла, виявилося неможливим через похибки у вимірі метра. Зараз значення метра прив’язана до швидкості світла і дорівнює відстані, яку світло проходить за 1/299 792 458 секунди.

Посилання на основну публікацію