Įdomiausi šviesos greičio matavimo būdai. Kada pirmą kartą buvo išmatuotas šviesos greitis? Dabartiniame etape

Šviesos greitis vakuume- absoliuti elektromagnetinių bangų sklidimo vakuume greičio vertė. Fizikoje jis žymimas lotyniška raide c.
Šviesos greitis vakuume yra pagrindinė konstanta, nepriklauso nuo inercinės atskaitos sistemos pasirinkimo.
Pagal apibrėžimą, tai tiksliai 299 792 458 m/s (apytikslė vertė 300 tūkst. km/s).
Pagal specialiąją reliatyvumo teoriją, yra maksimalus bet kokios fizinės sąveikos, perduodančios energiją ir informaciją, sklidimo greitis.

Kaip buvo nustatytas šviesos greitis?

Pirmą kartą šviesos greitis buvo nustatytas m 1676 O. K. Roemeris pasikeitus laiko intervalams tarp Jupiterio palydovų užtemimų.

1728 metais jį įrengė J. Bradley, remiantis jo pastebėjimais dėl žvaigždžių šviesos aberacijų.

1849 metais A. I. L. Fizeau pirmasis išmatavo šviesos greitį pagal laiką, per kurį šviesa nukeliauja tiksliai žinomą atstumą (bazę); Kadangi oro lūžio rodiklis labai mažai skiriasi nuo 1, antžeminiai matavimai suteikia vertę, labai artimą c.
Fizeau eksperimento metu šviesos spindulys iš šaltinio S, atspindėtas permatomo veidrodžio N, buvo periodiškai pertrauktas besisukančio dantyto disko W, prasilenkė pro pagrindą MN (apie 8 km) ir, atsispindėjęs nuo veidrodžio M, grįžo į diskas. Kai šviesa pataikė į dantį, ji nepasiekė stebėtojo, o į tarpą tarp dantų patekusią šviesą buvo galima stebėti per okuliarą E. Remiantis žinomais disko sukimosi greičiais, laikas, per kurį šviesa buvo nustatyta kelionė per bazę. Fizeau gavo vertę c = 313300 km/s.

1862 metais J. B. L. Foucaultįgyvendino 1838 metais D. Arago išsakytą idėją, vietoje dantyto disko panaudodamas greitai besisukantį (512 r/s) veidrodį. Atsispindėdamas nuo veidrodžio, šviesos spindulys buvo nukreiptas į pagrindą ir grįžus vėl nukrito ant to paties veidrodžio, kuris turėjo laiko pasisukti tam tikru mažu kampu. Turėdamas tik 20 m pagrindą, Foucault nustatė, kad greitis šviesos greitis lygus 29800080 ± 500 km/s. Fizeau ir Foucault eksperimentų schemos ir pagrindinės idėjos buvo ne kartą panaudotos vėlesniuose s apibrėžimo darbuose.

1) Šviesos greitį pirmą kartą astronominiu metodu išmatavo danų mokslininkas Roemeris 1676 m. Jis nustatė laiką, kai didžiausias Jupiterio palydovas Io buvo šios didžiulės planetos šešėlyje.

Roemeris matavimus atliko tuo metu, kai mūsų planeta buvo arčiausiai Jupiterio, ir tuo metu, kai buvome šiek tiek toliau nuo Jupiterio astronominiu požiūriu. Pirmuoju atveju intervalas tarp protrūkių buvo 48 valandos 28 minutės. Antruoju atveju palydovas vėlavo 22 minutes. Iš to buvo padaryta išvada, kad šviesai reikia 22 minučių, kad nukeliautų atstumą nuo ankstesnio stebėjimo iki dabartinio stebėjimo. Taip buvo įrodyta teorija apie baigtinį šviesos greitį ir apytiksliai apskaičiuotas jos greitis – maždaug 299 800 km/s.

2) Laboratorinis metodas leidžia nustatyti šviesos greitį nedideliu atstumu ir labai tiksliai. Pirmuosius laboratorinius eksperimentus atliko Foucault, o vėliau ir Fizeau.

Mokslininkai ir jų eksperimentai

Šviesos greitį 1676 metais pirmą kartą nustatė O. K. Roemeris pagal laiko intervalų pasikeitimą tarp Jupiterio palydovų užtemimų. 1728 m. jį nustatė J. Bradley, remdamasis žvaigždžių šviesos aberacijos stebėjimais. 1849 m. A.I.L. Fizeau pirmasis išmatavo šviesos greitį pagal laiką, per kurį šviesa nukeliauja tiksliai žinomą atstumą (bazę), nes oro lūžio rodiklis labai mažai skiriasi nuo 1, o antžeminiai matavimai suteikia labai didelę reikšmę. arti greičio.

Fizeau patirtis

Fizeau eksperimentas yra eksperimentas, skirtas nustatyti šviesos greitį judančiose terpėse (kūnuose), kurį 1851 m. atliko Louisas Fizeau. Eksperimentas parodo reliatyvistinio greičių pridėjimo poveikį. Fizeau pavadinimas taip pat siejamas su pirmuoju šviesos greičio laboratorinio nustatymo eksperimentu.

Fizeau eksperimento metu šviesos spindulys iš šviesos šaltinio S, atspindėtas permatomo veidrodžio 3, buvo periodiškai pertrauktas besisukančio dantyto disko 2, praleistas per bazę 4-1 (apie 8 km) ir, atsispindėjęs nuo veidrodžio 1, grįžo atgal. į diską. Kai šviesa pataikė į dantį, ji nepasiekė stebėtojo, o į tarpą tarp dantų patekusią šviesą buvo galima stebėti per okuliarą 4. Remiantis žinomais disko sukimosi greičiais, laikas, per kurį šviesa buvo nustatyta kelionė per bazę. Fizeau gavo vertę c = 313300 km/s.

Foucault patirtis

1862 metais J. B. L. Foucault įgyvendino 1838 metais D. Argo išsakytą idėją, vietoje dantyto disko panaudodamas greitai besisukantį veidrodį (512 apsisukimų per sekundę). Atsispindėdamas nuo veidrodžio, šviesos spindulys buvo nukreiptas į pagrindą ir grįžus vėl nukrito ant to paties veidrodžio, kuris turėjo laiko pasisukti tam tikru mažu kampu. Foucault, kurio bazė yra tik 20 m, nustatė, kad šviesos greitis yra 298 000 500 km/s. Fizeau ir Foucault metodų schemos ir pagrindinės idėjos buvo ne kartą naudojamos vėlesniuose šviesos greičio nustatymo darbuose.

Šviesos greičio nustatymas besisukančio veidrodžio metodu (Foucault metodas): S – šviesos šaltinis; R – greitai besisukantis veidrodis; C yra fiksuotas įgaubtas veidrodis, kurio centras sutampa su sukimosi ašimi R (todėl C atspindima šviesa visada krinta atgal į R); M – permatomas veidrodis; L – objektyvas; E – okuliaras; RC – tiksliai išmatuotas atstumas (bazė). Taškinė linija rodo padėtį R, kuri pasikeitė per laiką, kai šviesa keliauja RC ir atgal, ir atvirkštinį spindulių pluošto kelią per objektyvą L, kuris surenka atspindėtą spindulį taške S', o ne taškas S, kaip ir stacionaraus veidrodžio R atveju. Šviesos greitis nustatomas matuojant poslinkį SS'.

A. Michelsono 1926 metais gauta reikšmė c = 299796 4 km/s tada buvo pati tiksliausia ir buvo įtraukta į tarptautines fizikinių dydžių lenteles. šviesos greičio optinis pluoštas

Šviesos greičio matavimai XIX amžiuje suvaidino svarbų vaidmenį fizikoje, dar labiau patvirtindami šviesos bangų teoriją. 1850 m. Foucault to paties dažnio šviesos greičio ore ir vandenyje palyginimas parodė, kad greitis vandenyje yra u = c/n(n), kaip numato bangų teorija. Taip pat buvo nustatytas ryšys tarp optikos ir elektromagnetizmo teorijos: išmatuotas šviesos greitis sutapo su elektromagnetinių bangų greičiu, apskaičiuotu pagal elektromagnetinių ir elektrostatinių elektros krūvio vienetų santykį.

Šiuolaikiniams šviesos greičio matavimams taikomas modernizuotas Fizeau metodas, pakeičiant krumpliaratį interferencija ar kokiu kitu šviesos moduliatoriumi, kuris visiškai nutraukia arba slopina šviesos spindulį. Spinduliuotės imtuvas yra fotoelementas arba fotoelektrinis daugiklis. Naudojant lazerį kaip šviesos šaltinį, ultragarso moduliatorių su stabilizuotu dažniu ir padidinus bazinio ilgio matavimo tikslumą, bus sumažintos matavimo paklaidos ir gauta c = 299792,5 0,15 km/s reikšmė. Be tiesioginių šviesos greičio matavimų, pagrįstų žinomos bazės praėjimo laiku, plačiai naudojami netiesioginiai metodai, suteikiantys didesnį tikslumą.

Tiksliausias „c“ vertės matavimas yra nepaprastai svarbus ne tik bendrai teoriškai ir nustatant kitų fizikinių dydžių vertes, bet ir praktiniais tikslais. Jiems, ypač. Tai radijo ar šviesos signalų perdavimo laiko atstumų nustatymas radaro, optinio nuotolio, šviesos nuotolio ir kitais panašiais matavimais.

Šviesos diapazonas

Šviesos nuotolio ieškiklis – tai geodezinis prietaisas, leidžiantis dideliu tikslumu (iki kelių milimetrų) išmatuoti dešimčių (kartais šimtų) kilometrų atstumus. Pavyzdžiui, nuotolio ieškiklis kelių centimetrų tikslumu išmatuoja atstumą nuo Žemės iki Mėnulio.

Lazerinis nuotolio ieškiklis yra prietaisas atstumui matuoti naudojant lazerio spindulį.

Šviesos greitis yra atstumas, kurį šviesa nukeliauja per laiko vienetą. Ši vertė priklauso nuo medžiagos, kurioje sklinda šviesa.

Vakuume šviesos greitis yra 299 792 458 m/s. Tai didžiausias greitis, kurį galima pasiekti. Sprendžiant uždavinius, kuriems nereikia ypatingo tikslumo, ši reikšmė imama lygi 300 000 000 m/s. Daroma prielaida, kad vakuume šviesos greičiu sklinda visų tipų elektromagnetinė spinduliuotė: radijo bangos, infraraudonoji spinduliuotė, matoma šviesa, ultravioletinė spinduliuotė, rentgeno spinduliai, gama spinduliuotė. Jis pažymėtas raide Su .

Kaip buvo nustatytas šviesos greitis?

Senovėje mokslininkai tikėjo, kad šviesos greitis yra begalinis. Vėliau šiuo klausimu prasidėjo diskusijos tarp mokslininkų. Kepleris, Dekartas ir Fermatas sutiko su senovės mokslininkų nuomone. Galilėjus ir Hukas manė, kad nors šviesos greitis yra labai didelis, jis vis tiek turi baigtinę vertę.

Galilėjus Galilėjus

Vienas pirmųjų, pabandęs išmatuoti šviesos greitį, buvo italų mokslininkas Galilėjus Galilėjus. Eksperimento metu jis ir jo padėjėjas buvo ant skirtingų kalvų. Galilėjus atidarė savo žibinto langines. Tuo metu, kai asistentas pamatė šią šviesą, jis turėjo atlikti tuos pačius veiksmus su savo žibintu. Laikas, per kurį šviesa nukeliavo nuo „Galileo“ iki asistento ir atgal, pasirodė toks trumpas, kad „Galileo“ suprato, kad šviesos greitis yra labai didelis ir jo neįmanoma išmatuoti tokiu trumpu atstumu, nes šviesa keliauja beveik akimirksniu. O jo užfiksuotas laikas rodo tik žmogaus reakcijos greitį.

Šviesos greitį pirmą kartą 1676 metais nustatė danų astronomas Olafas Roemeris, naudodamas astronominius atstumus. Naudodamas teleskopą Jupiterio mėnulio Io užtemimui stebėti, jis atrado, kad Žemei tolstant nuo Jupiterio, kiekvienas paskesnis užtemimas įvyksta vėliau, nei buvo apskaičiuota. Didžiausias delsimas, kai Žemė pasislenka į kitą Saulės pusę ir nutolsta nuo Jupiterio atstumu, lygiu Žemės orbitos skersmeniui, yra 22 valandos. Nors tuo metu tikslus Žemės skersmuo nebuvo žinomas, mokslininkas jo apytikslę reikšmę padalino iš 22 valandų ir gavo apie 220 000 km/s vertę.

Olafas Roemeris

Roemerio gautas rezultatas sukėlė mokslininkų nepasitikėjimą. Tačiau 1849 m. prancūzų fizikas Armandas Hippolyte'as Louisas Fizeau išmatavo šviesos greitį, naudodamas besisukančio užrakto metodą. Jo eksperimento metu šviesa iš šaltinio prasiskverbė tarp besisukančio rato dantų ir buvo nukreipta į veidrodį. Atsispindėjęs nuo jo, jis grįžo atgal. Padidėjo rato sukimosi greitis. Pasiekus tam tikrą reikšmę, nuo veidrodžio atsispindėjęs spindulys buvo atidėtas judančio danties, o stebėtojas tuo momentu nieko nematė.

Fizeau patirtis

Fizeau apskaičiavo šviesos greitį taip. Šviesa eina savo keliu L nuo rato iki veidrodžio per laiką, lygų t 1 = 2L/c . Laikas, per kurį ratas apsisuka ½ lizdo, yra t 2 = T/2N , Kur T - rato sukimosi laikotarpis, N - dantų skaičius. Sukimosi dažnis v = 1/T . Akimirka, kai stebėtojas nemato šviesos, atsiranda tada, kai t 1 = t 2 . Iš čia gauname šviesos greičio nustatymo formulę:

c = 4LNv

Atlikęs skaičiavimus pagal šią formulę, Fizeau tai nustatė Su = 313 000 000 m/s. Šis rezultatas buvo daug tikslesnis.

Armand Hippolyte Louis Fizeau

1838 m. prancūzų fizikas ir astronomas Dominique'as François Jean Arago pasiūlė šviesos greičiui apskaičiuoti naudoti besisukančio veidrodžio metodą. Šią idėją praktiškai įgyvendino prancūzų fizikas, mechanikas ir astronomas Jeanas Bernardas Leonas Foucault, 1862 metais gavęs šviesos greičio reikšmę (298 000 000±500 000) m/s.

Dominique'as Francois Jeanas Arago

1891 m. amerikiečių astronomo Simono Newcombo rezultatas pasirodė esąs eilės tvarka tikslesnis nei Foucault rezultatas. Dėl jo skaičiavimų Su = (99 810 000±50 000) m/s.

Amerikiečių fiziko Alberto Abraomo Michelsono, kuris naudojo sąranką su besisukančiu aštuonkampiu veidrodžiu, atliktas tyrimas leido dar tiksliau nustatyti šviesos greitį. 1926 metais mokslininkas išmatavo laiką, per kurį šviesa nukeliauti tarp dviejų kalnų viršūnių, lygų 35,4 km, ir gavo Su = (299 796 000±4 000) m/s.

Tiksliausias matavimas atliktas 1975 metais. Tais pačiais metais Generalinė svorių ir matų konferencija rekomendavo šviesos greitį laikyti lygiu 299 792 458 ± 1,2 m/s.

Nuo ko priklauso šviesos greitis?

Šviesos greitis vakuume nepriklauso nei nuo atskaitos sistemos, nei nuo stebėtojo padėties. Jis išlieka pastovus, lygus 299 792 458 ± 1,2 m/s. Tačiau įvairiose skaidriose terpėse šis greitis bus mažesnis nei jo greitis vakuume. Bet kuri skaidri terpė turi optinį tankį. Ir kuo jis didesnis, tuo šviesos greitis jame sklinda lėčiau. Pavyzdžiui, šviesos greitis ore yra didesnis už greitį vandenyje, o gryname optiniame stikle – mažesnis nei vandenyje.

Jei šviesa iš ne tokios tankios terpės pereina į tankesnę, jos greitis mažėja. Ir jei perėjimas įvyksta iš tankesnės terpės į mažiau tankią, greitis, atvirkščiai, didėja. Tai paaiškina, kodėl šviesos spindulys nukreipiamas ties perėjimo riba tarp dviejų terpių.

Tikrai kaip? Kaip išmatuoti didžiausią greitį Visata mūsų kukliomis, žemiškomis sąlygomis? Mums nebereikia dėl to sukti galvos – juk per kelis šimtmečius tiek daug žmonių dirbo šiuo klausimu, kurdami šviesos greičio matavimo metodus. Pradėkime pasakojimą eilės tvarka.

Šviesos greitis– elektromagnetinių bangų sklidimo vakuume greitis. Jis žymimas lotyniška raide c. Šviesos greitis yra maždaug 300 000 000 m/s.

Iš pradžių niekas negalvojo apie šviesos greičio matavimo klausimą. Yra šviesos - tai puiku. Tada, antikos epochoje, tarp mokslo filosofų vyravo nuomonė, kad šviesos greitis yra begalinis, tai yra momentinis. Tada tai atsitiko Viduramžiai su inkvizicija, kai pagrindinis mąstančių ir pažangių žmonių klausimas buvo „Kaip neįkliūti į ugnį? Ir tik epochose renesansas Ir Nušvitimas Mokslininkų nuomonės daugėjo ir, žinoma, išsiskyrė.

Taigi, Dekartas, Kepleris Ir Ūkis buvo tos pačios nuomonės kaip ir antikos mokslininkai. Tačiau jis tikėjo, kad šviesos greitis yra ribotas, nors ir labai didelis. Tiesą sakant, jis pirmą kartą išmatavo šviesos greitį. Tiksliau, jis pirmą kartą bandė jį išmatuoti.

Galilėjaus eksperimentas

Patirtis Galilėjus Galilėjus buvo puikus savo paprastumu. Mokslininkas atliko eksperimentą šviesos greičiui išmatuoti, apsiginklavęs paprastomis improvizuotomis priemonėmis. Dideliu ir gerai žinomu atstumu vienas nuo kito, ant skirtingų kalvų, Galilėjus ir jo padėjėjas stovėjo su uždegtais žibintais. Vienas iš jų atidarė žibinto sklendę, o antrasis, išvydęs pirmojo žibinto šviesą, turėjo padaryti tą patį. Žinodamas atstumą ir laiką (delsimą, kol asistentas atidarys žibintą), „Galileo“ tikėjosi apskaičiuoti šviesos greitį. Deja, kad šis eksperimentas pavyktų, Galilėjus ir jo padėjėjas turėjo pasirinkti kalvas, kurios viena nuo kitos buvo nutolusios kelis milijonus kilometrų. Noriu priminti, kad galite užpildę paraišką svetainėje.

Roemerio ir Bradley eksperimentai

Pirmasis sėkmingas ir stebėtinai tikslus šviesos greičio nustatymo eksperimentas buvo danų astronomo eksperimentas Olafas Roemeris. Roemeris naudojo astronominį šviesos greičio matavimo metodą. 1676 m. jis per teleskopą stebėjo Jupiterio palydovą Io ir atrado, kad palydovo užtemimo laikas keičiasi, kai Žemė tolsta nuo Jupiterio. Maksimalus vėlavimo laikas buvo 22 minutės. Apskaičiavęs, kad Žemė tolsta nuo Jupiterio Žemės orbitos skersmens atstumu, Roemeris apytikslę skersmens reikšmę padalino iš delsos laiko ir gavo 214 000 kilometrų per sekundę vertę. Žinoma, toks skaičiavimas buvo labai grubus, atstumai tarp planetų buvo žinomi tik apytiksliai, tačiau rezultatas pasirodė gana artimas tiesai.

Bradley patirtis. 1728 metais Jamesas Bradley apskaičiavo šviesos greitį, stebėdamas žvaigždžių aberaciją. Santrauka yra žvaigždės tariamosios padėties pasikeitimas, kurį sukelia žemės judėjimas jos orbitoje. Žinodamas Žemės greitį ir išmatuodamas aberacijos kampą, Bradley gavo 301 000 kilometrų per sekundę vertę.

Fizeau patirtis

To meto mokslo pasaulis nepatikliai reagavo į Roemerio ir Bradley eksperimento rezultatą. Tačiau Bradley rezultatas buvo tiksliausias daugiau nei šimtą metų, iki pat 1849 m. Tais metais prancūzų mokslininkas Armandas Fizeau išmatavo šviesos greitį besisukančio užrakto metodu, be dangaus kūnų stebėjimo, bet čia, Žemėje. Tiesą sakant, tai buvo pirmasis laboratorinis šviesos greičio matavimo metodas nuo „Galileo“ laikų. Žemiau yra jo laboratorijos sąrankos schema.

Nuo veidrodžio atsispindėjusi šviesa praskriejo pro rato dantis ir atsispindėjo nuo kito veidrodžio, esančio už 8,6 kilometro. Rato greitis buvo didinamas tol, kol šviesa pasidarė matoma kitame tarpelyje. Fizeau skaičiavimai davė 313 000 kilometrų per sekundę rezultatą. Po metų panašų eksperimentą su besisukančiu veidrodžiu atliko Leonas Foucault, kuris gavo 298 000 kilometrų per sekundę rezultatą.

Atsiradus mazeriams ir lazeriams, žmonės turi naujų galimybių ir būdų matuoti šviesos greitį, o tobulėjant teorijai atsirado galimybė šviesos greitį apskaičiuoti ir netiesiogiai, neatliekant tiesioginių matavimų.

Tiksliausia šviesos greičio reikšmė

Žmonija turi sukaupusi didžiulę šviesos greičio matavimo patirtį. Šiandien tiksliausia šviesos greičio reikšmė laikoma 299 792 458 metrai per sekundę, gautas 1983 m. Įdomu tai, kad tolesnis tikslesnis šviesos greičio matavimas pasirodė neįmanomas dėl matavimo klaidų metrų. Šiuo metu metro vertė yra susieta su šviesos greičiu ir yra lygi atstumui, kurį šviesa nukeliauja per 1/299 792 458 sekundės.

Galiausiai, kaip visada, siūlome pažiūrėti mokomąjį filmuką. Draugai, net jei susiduriate su tokia užduotimi kaip savarankiškai matuoti šviesos greitį improvizuotomis priemonėmis, galite drąsiai kreiptis pagalbos į mūsų autorius. Prašymą galite užpildyti studentų korespondencijos svetainėje. Linkime malonių ir lengvų studijų!

Šviesos greitis yra atstumas, kurį šviesa nukeliauja per laiko vienetą. Ši vertė priklauso nuo medžiagos, kurioje sklinda šviesa.

Vakuume šviesos greitis yra 299 792 458 m/s. Tai didžiausias greitis, kurį galima pasiekti. Sprendžiant uždavinius, kuriems nereikia ypatingo tikslumo, ši reikšmė imama lygi 300 000 000 m/s. Daroma prielaida, kad vakuume šviesos greičiu sklinda visų tipų elektromagnetinė spinduliuotė: radijo bangos, infraraudonoji spinduliuotė, matoma šviesa, ultravioletinė spinduliuotė, rentgeno spinduliai, gama spinduliuotė. Jis pažymėtas raide Su .

Kaip buvo nustatytas šviesos greitis?

Senovėje mokslininkai tikėjo, kad šviesos greitis yra begalinis. Vėliau šiuo klausimu prasidėjo diskusijos tarp mokslininkų. Kepleris, Dekartas ir Fermatas sutiko su senovės mokslininkų nuomone. Galilėjus ir Hukas manė, kad nors šviesos greitis yra labai didelis, jis vis tiek turi baigtinę vertę.

Galilėjus Galilėjus

Vienas pirmųjų, pabandęs išmatuoti šviesos greitį, buvo italų mokslininkas Galilėjus Galilėjus. Eksperimento metu jis ir jo padėjėjas buvo ant skirtingų kalvų. Galilėjus atidarė savo žibinto langines. Tuo metu, kai asistentas pamatė šią šviesą, jis turėjo atlikti tuos pačius veiksmus su savo žibintu. Laikas, per kurį šviesa nukeliavo nuo „Galileo“ iki asistento ir atgal, pasirodė toks trumpas, kad „Galileo“ suprato, kad šviesos greitis yra labai didelis ir jo neįmanoma išmatuoti tokiu trumpu atstumu, nes šviesa keliauja beveik akimirksniu. O jo užfiksuotas laikas rodo tik žmogaus reakcijos greitį.

Šviesos greitį pirmą kartą 1676 metais nustatė danų astronomas Olafas Roemeris, naudodamas astronominius atstumus. Naudodamas teleskopą Jupiterio mėnulio Io užtemimui stebėti, jis atrado, kad Žemei tolstant nuo Jupiterio, kiekvienas paskesnis užtemimas įvyksta vėliau, nei buvo apskaičiuota. Didžiausias delsimas, kai Žemė pasislenka į kitą Saulės pusę ir nutolsta nuo Jupiterio atstumu, lygiu Žemės orbitos skersmeniui, yra 22 valandos. Nors tuo metu tikslus Žemės skersmuo nebuvo žinomas, mokslininkas jo apytikslę reikšmę padalino iš 22 valandų ir gavo apie 220 000 km/s vertę.

Olafas Roemeris

Roemerio gautas rezultatas sukėlė mokslininkų nepasitikėjimą. Tačiau 1849 m. prancūzų fizikas Armandas Hippolyte'as Louisas Fizeau išmatavo šviesos greitį, naudodamas besisukančio užrakto metodą. Jo eksperimento metu šviesa iš šaltinio prasiskverbė tarp besisukančio rato dantų ir buvo nukreipta į veidrodį. Atsispindėjęs nuo jo, jis grįžo atgal. Padidėjo rato sukimosi greitis. Pasiekus tam tikrą reikšmę, nuo veidrodžio atsispindėjęs spindulys buvo atidėtas judančio danties, o stebėtojas tuo momentu nieko nematė.

Fizeau patirtis

Fizeau apskaičiavo šviesos greitį taip. Šviesa eina savo keliu L nuo rato iki veidrodžio per laiką, lygų t 1 = 2L/c . Laikas, per kurį ratas apsisuka ½ lizdo, yra t 2 = T/2N , Kur T - rato sukimosi laikotarpis, N - dantų skaičius. Sukimosi dažnis v = 1/T . Akimirka, kai stebėtojas nemato šviesos, atsiranda tada, kai t 1 = t 2 . Iš čia gauname šviesos greičio nustatymo formulę:

c = 4LNv

Atlikęs skaičiavimus pagal šią formulę, Fizeau tai nustatė Su = 313 000 000 m/s. Šis rezultatas buvo daug tikslesnis.

Armand Hippolyte Louis Fizeau

1838 m. prancūzų fizikas ir astronomas Dominique'as François Jean Arago pasiūlė šviesos greičiui apskaičiuoti naudoti besisukančio veidrodžio metodą. Šią idėją praktiškai įgyvendino prancūzų fizikas, mechanikas ir astronomas Jeanas Bernardas Leonas Foucault, 1862 metais gavęs šviesos greičio reikšmę (298 000 000±500 000) m/s.

Dominique'as Francois Jeanas Arago

1891 m. amerikiečių astronomo Simono Newcombo rezultatas pasirodė esąs eilės tvarka tikslesnis nei Foucault rezultatas. Dėl jo skaičiavimų Su = (99 810 000±50 000) m/s.

Amerikiečių fiziko Alberto Abraomo Michelsono, kuris naudojo sąranką su besisukančiu aštuonkampiu veidrodžiu, atliktas tyrimas leido dar tiksliau nustatyti šviesos greitį. 1926 metais mokslininkas išmatavo laiką, per kurį šviesa nukeliauti tarp dviejų kalnų viršūnių, lygų 35,4 km, ir gavo Su = (299 796 000±4 000) m/s.

Tiksliausias matavimas atliktas 1975 metais. Tais pačiais metais Generalinė svorių ir matų konferencija rekomendavo šviesos greitį laikyti lygiu 299 792 458 ± 1,2 m/s.

Nuo ko priklauso šviesos greitis?

Šviesos greitis vakuume nepriklauso nei nuo atskaitos sistemos, nei nuo stebėtojo padėties. Jis išlieka pastovus, lygus 299 792 458 ± 1,2 m/s. Tačiau įvairiose skaidriose terpėse šis greitis bus mažesnis nei jo greitis vakuume. Bet kuri skaidri terpė turi optinį tankį. Ir kuo jis didesnis, tuo šviesos greitis jame sklinda lėčiau. Pavyzdžiui, šviesos greitis ore yra didesnis už greitį vandenyje, o gryname optiniame stikle – mažesnis nei vandenyje.

Jei šviesa iš ne tokios tankios terpės pereina į tankesnę, jos greitis mažėja. Ir jei perėjimas įvyksta iš tankesnės terpės į mažiau tankią, greitis, atvirkščiai, didėja. Tai paaiškina, kodėl šviesos spindulys nukreipiamas ties perėjimo riba tarp dviejų terpių.