Скорость света также является важным параметром света, ее определение в истории развития оптики имеет совершенно особое и важное значение, не только способствующее глубокому развитию оптических экспериментов, но и ломающее традиционную концепцию скорость света бесконечна. В развитии теоретического изучения физики, определение скорости света для теории частиц и теории флуктуации дебатов обеспечивает основу для суждений и в конечном итоге способствует открытию и развитию теории относительности Эйнштейна.
Как измеряется скорость света
1. Пролог к измерению скорости света
В физике был спор о скорости света. И Кеплер, и Декарт считали, что свет распространяется вне времени и мгновенно. Галилей верил, что скорость света, хотя и необычайно быстра, может быть измерена, и в 1607 году Галилей провел самый ранний эксперимент по измерению скорости света. Метод измерения Галилея состоит в том, чтобы позволить двум людям стоять на расстоянии 1,6093 км друг от друга на вершине двух гор, каждый с лампой, первый человек, который поднял лампу, когда второй человек увидел лампу первого человека, немедленно поднял свою собственную лампу из первый человек, который поднимет лампу, чтобы увидеть лампу второго человека, - это интервал между временем распространения света, а затем в зависимости от расстояния между двумя местами сможет получить скорость распространения света. Однако из-за того, что скорость распространения света слишком велика, в сочетании с наблюдателем также должно быть определенное время реакции, поэтому попытки Галилея не увенчались успехом, но эксперимент Галилея открывает историю человечества по скорости распространения света для измерения прелюдия к исследованию.
2. Астрономические измерения
В 1676 году датский астроном Рёмер впервые предложил более эффективный метод измерения скорости света. Любой периодический процесс можно использовать в качестве «часов», и ему удалось найти часы Юпитера, который находится очень далеко от Земли: спутника, затмеваемого Юпитером каждый определенный период. Он заметил, что время между двумя последовательными затмениями спутников, когда Земля возвращается от движения Юпитера, чем движение Земли к Юпитеру, больше, чем разница во времени, составляющая около 15 с. Ромер посредством наблюдения затмений спутника Юпитера и диаметра орбиты Земли со скоростью света: 214300 км в секунду. это значение от скорости света точность значения разницы очень велика, но это не метод измерения неправильный, главное, что тогда знать радиус орбиты Земли является лишь приближением, в то время как измерение периода затмения спутника недостаточно точно. Позже ученые использовали фотографический метод для измерения времени затмений спутников Юпитера, а точность измерения радиуса орбиты Земли была повышена, используя метод Ромера, чтобы найти скорость распространения света 299840 в секунду на 60 км, что очень близко к точные значения современных лабораторных измерений.
В 1728 году английский астроном Брэдли измерил скорость света, используя метод разности световых путешествий звезд. Наблюдая за звездами на Земле, Брэдли заметил, что видимое положение звезд постоянно менялось и что в течение года все звезды, казалось, в течение недели вращались вокруг зенита по эллипсу с равными полуосями. Он объяснил это явление тем, что свету звезд потребовалось некоторое время, чтобы дойти до земли, и что за это время Земля изменила положение в результате вращения, из чего он измерил скорость света, равную 299 930 км в секунду. второй.
3. Измерение передач
В 1849 году французский учёный Фиссо впервые применил сконструированное экспериментальное устройство для определения скорости распространения света, и его принцип измерения был аналогичен принципу Галилея. Он поместил точечный источник света в фокус линзы, между линзой и источником света, чтобы поставить шестерню, в линзу на другой стороне дальней стороны другой линзы и плоское зеркало, помещенное в свою очередь, плоское зеркало расположено в фокусе второй линзы. Точечный источник света излучает свет через шестерни и линзы в параллельный свет, параллельный свет через вторую линзу, а затем в плоское зеркало, собранное в точку, в плоское зеркало после отражения в исходном направлении обратно. Поскольку шестерня имеет зазор и зубцы, когда свет проходит через зазор, когда наблюдатель может видеть обратный свет, когда свет встречается с зубцами, он будет затемнен. Время от начала до первого исчезновения возвращающегося света есть время, за которое свет совершает один оборот туда и обратно, и по скорости шестерен это время узнать нетрудно. Таким образом Фишер измерил скорость света, равную 315000 километров в секунду, а поскольку шестерни имели определенную ширину, было трудно точно измерить скорость распространения света с помощью этого метода.
В 1850 году французский физик Фуко усовершенствовал метод Фиссо, используя только линзу, вращающееся плоское зеркало и вогнутое зеркало. Параллельный свет сходится в центре вогнутого зеркала через вращающееся плоское зеркало, и ту же скорость вращения плоского зеркала можно использовать для определения времени прохождения светового луча туда и обратно, а скорость света, измеренная таким образом, равна 298 ,000км в секунду.
4. Метод микроволнового измерения.
Световые волны составляют небольшую часть электромагнитного спектра, ученые электромагнитного спектра каждого вида параметров электромагнитных волн проводят точные измерения. В 1950 году Эйзен предложил метод резонанса полости для измерения скорости света. Принцип измерения таков: Микроволновая печь через полость, когда ее частота имеет определенное значение, будет резонировать, резонансная длина волны λ и резонансная полость окружности окружности отношения между R как:
R=2.404825λ
И тогда по произведению длины волны и частоты получим скорость света. Путем точного измерения диаметра резонансной полости можно определить точную резонансную длину волны, в то время как диаметр полости можно точно измерить интерферометрическими методами, электромагнитную частоту можно точно определить пошаговым методом дифференциальной частоты. Эйзен с помощью предложенного им метода получил скорость света за 299792,5 с на 1км в секунду, точность измерения 10-7.
5. Лазерное измерение
В 1972 году Национальный институт стандартов и технологий (NIST) в Боулдере, штат Колорадо, США, применил лазерную интерферометрию для определения скорости света, получив c=299792456,2±1,1 м/с, и получив точность измерений. до 10-9, что в 100 раз точнее предыдущего измерения. Поскольку аналогичные эксперименты дали аналогичные значения скорости света, 17-я Международная конференция по мерам и весам в 1983 году рекомендовала в качестве значения скорости света 299792458 м/с.
Изображение Хронология измерений скорости света
Скорость света находилась в пути измерений длиной более 300 лет и наконец была окончательно определена. В процессе исследования ученые прекрасно объединили теорию и практику, расчеты и измерения и, наконец, получили точное значение скорости света.
Определение скорости света не только влияет на определение единицы «метр», но и помогает дальнейшим исследованиям. Стандартные единицы, такие как скорость света и «метр», могут показаться тривиальными, но они стали свидетелями прогресса человеческой цивилизации. Наука не имеет границ, и путешествие человечества по исследованию мира только началось.
