บ้าน › อุปกรณ์ไฟฟ้า › วิธีที่น่าสนใจที่สุดในการวัดความเร็วแสง ความเร็วแสงวัดครั้งแรกเมื่อใด? ในขั้นตอนปัจจุบัน

วิธีที่น่าสนใจที่สุดในการวัดความเร็วแสง ความเร็วแสงวัดครั้งแรกเมื่อใด? ในขั้นตอนปัจจุบัน

ความเร็วแสงในสุญญากาศ- ค่าสัมบูรณ์ของความเร็วการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ ในวิชาฟิสิกส์จะใช้อักษรละตินแทน ค.
ความเร็วแสงในสุญญากาศเป็นค่าคงที่พื้นฐาน เป็นอิสระจากการเลือกกรอบอ้างอิงเฉื่อย.
ตามคำนิยามมันก็ใช่เลย 299,792,458 ม./วินาที (มูลค่าประมาณ 300,000 กม./วินาที).
ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษคือ ความเร็วสูงสุดสำหรับการแพร่กระจายของการโต้ตอบทางกายภาพใด ๆ ที่ส่งพลังงานและข้อมูล.

ความเร็วแสงถูกกำหนดอย่างไร?

เป็นครั้งแรกที่มีการกำหนดความเร็วแสง 1676 โอ.เค. โรเมอร์โดยการเปลี่ยนแปลงช่วงเวลาระหว่างสุริยุปราคาของดาวเทียมของดาวพฤหัสบดี

ในปี ค.ศ. 1728 J. Bradley ได้รับการติดตั้งจากการสังเกตความคลาดเคลื่อนของแสงดาวของเขา

ในปี ค.ศ. 1849 A. I. L. Fizeauเป็นคนแรกที่วัดความเร็วของแสงตามเวลาที่แสงใช้เพื่อเดินทางในระยะทางที่ทราบอย่างแม่นยำ (ฐาน) เนื่องจากดัชนีการหักเหของอากาศแตกต่างจาก 1 เพียงเล็กน้อย การตรวจวัดภาคพื้นดินจึงให้ค่าที่ใกล้กับ c มาก
ในการทดลองของฟิโซ ลำแสงจากแหล่งกำเนิด S ซึ่งสะท้อนด้วยกระจกโปร่งแสง N ถูกขัดขวางเป็นระยะด้วยจานฟันเฟือง W ที่หมุนได้ ผ่านฐาน MN (ประมาณ 8 กม.) และสะท้อนจากกระจก M แล้วกลับมาที่ ดิสก์. เมื่อแสงกระทบฟัน แสงนั้นไปไม่ถึงผู้สังเกต และแสงที่ตกลงไปในช่องว่างระหว่างฟันนั้นสามารถสังเกตได้ผ่านช่องมองภาพ E ขึ้นอยู่กับความเร็วที่ทราบของการหมุนของจาน เวลาที่แสงใช้ในการ กำหนดการเดินทางผ่านฐาน ฟิโซได้ค่า c = 313300 กม./วินาที

ในปี ค.ศ. 1862 เจ.บี.แอล. ฟูโกต์นำแนวคิดที่แสดงออกมาในปี 1838 โดย D. Arago โดยใช้กระจกที่หมุนอย่างรวดเร็ว (512 r/s) แทนจานที่มีฟัน เมื่อสะท้อนจากกระจก ลำแสงก็พุ่งตรงไปที่ฐานและเมื่อกลับมาอีกครั้งก็ตกลงไปบนกระจกบานเดิมซึ่งมีเวลาหมุนผ่านมุมเล็กๆ แห่งหนึ่ง ด้วยฐานเพียง 20 เมตร ฟูโกต์พบว่ามีความเร็ว แสงเท่ากับ 29800080 ± 500 กม./วินาทีแผนงานและแนวคิดหลักของการทดลองของ Fizeau และ Foucault ถูกนำมาใช้ซ้ำแล้วซ้ำเล่าในงานต่อมาเกี่ยวกับคำจำกัดความของ s

1) ความเร็วแสงถูกวัดครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Roemer ในปี 1676 โดยใช้วิธีทางดาราศาสตร์ เขาจับเวลาช่วงเวลาที่ดวงจันทร์ Io ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสอยู่ภายใต้เงาของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ดวงนี้

โรเมอร์ทำการวัดในขณะที่โลกของเราอยู่ใกล้ดาวพฤหัสมากที่สุด และในขณะที่เราอยู่ห่างจากดาวพฤหัสเล็กน้อยในแง่ดาราศาสตร์ ในกรณีแรก ช่วงเวลาระหว่างการระบาดคือ 48 ชั่วโมง 28 นาที ในกรณีที่สอง ดาวเทียมมาช้าไป 22 นาที จากนี้สรุปได้ว่าแสงต้องใช้เวลา 22 นาทีเพื่อเดินทางเป็นระยะทางจากการสังเกตครั้งก่อนถึงการสังเกตปัจจุบัน ดังนั้น ทฤษฎีเกี่ยวกับความเร็วจำกัดของแสงจึงได้รับการพิสูจน์ และคำนวณความเร็วได้โดยประมาณ ซึ่งมีค่าประมาณ 299,800 กม./วินาที

2) วิธีการทางห้องปฏิบัติการช่วยให้คุณกำหนดความเร็วแสงในระยะทางสั้น ๆ และมีความแม่นยำสูง การทดลองในห้องปฏิบัติการครั้งแรกดำเนินการโดย Foucault และ Fizeau

นักวิทยาศาสตร์และการทดลองของพวกเขา

ความเร็วแสงถูกกำหนดครั้งแรกในปี 1676 โดย O.K. Roemer จากการเปลี่ยนแปลงช่วงเวลาระหว่างสุริยุปราคาของดาวเทียมของดาวพฤหัสบดี เจ. แบรดลีย์ก่อตั้งในปี ค.ศ. 1728 โดยอาศัยการสังเกตความคลาดเคลื่อนของแสงดาว ในปี ค.ศ. 1849 A.I.L. Fizeau เป็นคนแรกที่วัดความเร็วของแสงตามเวลาที่แสงใช้เพื่อเดินทางในระยะทางที่ทราบอย่างแม่นยำ (ฐาน) เนื่องจากดัชนีการหักเหของอากาศแตกต่างจาก 1 เพียงเล็กน้อย การวัดด้วยพื้นดินจะให้ค่ามาก ใกล้กับความเร็ว

ประสบการณ์ของฟิโซ

การทดลองฟิโซเป็นการทดลองเพื่อหาความเร็วของแสงในตัวกลางที่เคลื่อนที่ (วัตถุ) ซึ่งดำเนินการในปี พ.ศ. 2394 โดยหลุยส์ ฟิโซ การทดลองนี้แสดงให้เห็นถึงผลของการบวกความเร็วเชิงสัมพัทธภาพ ชื่อของฟิโซยังเกี่ยวข้องกับการทดลองครั้งแรกเกี่ยวกับการกำหนดความเร็วแสงในห้องปฏิบัติการ

ในการทดลองของฟิโซ ลำแสงจากแหล่งกำเนิดแสง S ซึ่งสะท้อนด้วยกระจกโปร่งแสง 3 ถูกขัดจังหวะเป็นระยะด้วยจานฟันเฟือง 2 ที่หมุนได้ ซึ่งผ่านฐาน 4-1 (ประมาณ 8 กม.) และสะท้อนจากกระจก 1 ก็กลับมา ไปยังดิสก์ เมื่อแสงกระทบฟัน แสงนั้นไปไม่ถึงผู้สังเกต และแสงที่ตกลงไปในช่องว่างระหว่างฟันนั้นสามารถสังเกตได้ผ่านช่องมองภาพ 4 ขึ้นอยู่กับความเร็วที่ทราบของการหมุนของดิสก์ เวลาที่แสงใช้เพื่อ กำหนดการเดินทางผ่านฐาน ฟิโซได้ค่า c = 313300 กม./วินาที

ประสบการณ์ของฟูโกต์

ในปี พ.ศ. 2405 เจ. บี. แอล. ฟูโกต์นำแนวคิดที่แสดงไว้ในปี พ.ศ. 2381 โดยดี. อาร์โกมาใช้ โดยใช้กระจกที่หมุนอย่างรวดเร็ว (512 รอบต่อวินาที) แทนจานที่มีฟัน เมื่อสะท้อนจากกระจก ลำแสงก็พุ่งไปที่ฐานและเมื่อกลับมาอีกครั้งก็ตกลงไปบนกระจกบานเดิมซึ่งมีเวลาหมุนผ่านมุมเล็กๆ ด้วยฐานที่ยาวเพียง 20 เมตร ฟูโกต์พบว่าความเร็วแสงอยู่ที่ 298,000,500 กิโลเมตรต่อวินาที แบบแผนและแนวคิดพื้นฐานของวิธีฟิโซและฟูโกต์ถูกนำมาใช้ซ้ำแล้วซ้ำเล่าในงานกำหนดความเร็วแสงในเวลาต่อมา

การกำหนดความเร็วแสงโดยวิธีกระจกหมุน (วิธี Foucault): S – แหล่งกำเนิดแสง; R – กระจกหมุนเร็ว C คือกระจกเว้าคงที่ซึ่งมีจุดศูนย์กลางตรงกับแกนการหมุน R (ดังนั้นแสงที่สะท้อนจาก C จะตกกลับมาที่ R เสมอ) M – กระจกโปร่งแสง L – เลนส์; E – ช่องมองภาพ; RC – ระยะทางที่วัดได้อย่างแม่นยำ (ฐาน) เส้นประแสดงตำแหน่ง R ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาที่แสงเดินทางในเส้นทาง RC และด้านหลัง และเส้นทางย้อนกลับของลำแสงรังสีผ่านเลนส์ L ซึ่งรวบรวมลำแสงสะท้อนที่จุด S' ไม่ใช่ที่ จุด S เช่นเดียวกับกรณีที่มีกระจกนิ่ง R ความเร็วแสงถูกกำหนดโดยการวัดการกระจัด SS'

ค่า c = 299796 4 กม./วินาที ที่ A. Michelson ได้รับในปี 1926 นั้นมีค่าที่แม่นยำที่สุดและรวมอยู่ในตารางปริมาณทางกายภาพสากล ใยแก้วนำแสงความเร็วแสง

การวัดความเร็วแสงในศตวรรษที่ 19 มีบทบาทสำคัญในวิชาฟิสิกส์ ซึ่งเป็นการยืนยันทฤษฎีคลื่นของแสงมากยิ่งขึ้น การเปรียบเทียบความเร็วแสงในอากาศและน้ำในปี 1850 ของฟูโกต์ แสดงให้เห็นว่าความเร็วของน้ำคือ u = c/n(n) ตามที่ทฤษฎีคลื่นทำนายไว้ มีการสร้างการเชื่อมต่อระหว่างทัศนศาสตร์และทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า: ความเร็วแสงที่วัดได้ใกล้เคียงกับความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งคำนวณจากอัตราส่วนของหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าและไฟฟ้าสถิตของประจุไฟฟ้า

การวัดความเร็วแสงสมัยใหม่ใช้วิธีการ Fizeau ที่ทันสมัย โดยแทนที่ล้อเฟืองด้วยการรบกวนหรือตัวปรับแสงอื่นๆ ที่จะขัดขวางหรือลดทอนลำแสงโดยสิ้นเชิง เครื่องรับรังสีคือตัวคูณตาแมวหรือตาแมว การใช้เลเซอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสง โมดูเลเตอร์อัลตราโซนิคที่มีความถี่เสถียรและการเพิ่มความแม่นยำในการวัดความยาวฐานจะช่วยลดข้อผิดพลาดในการวัด และได้ค่า c = 299792.5 0.15 กม./วินาที นอกเหนือจากการวัดความเร็วแสงโดยตรงตามเวลาที่ผ่านไปของฐานที่รู้จักแล้ว ยังมีการใช้วิธีทางอ้อมอย่างกว้างขวาง ทำให้มีความแม่นยำมากขึ้น

การวัดค่า "c" ที่แม่นยำที่สุดนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งไม่เพียง แต่ในแง่ทฤษฎีทั่วไปและสำหรับการกำหนดค่าของปริมาณทางกายภาพอื่น ๆ เท่านั้น แต่ยังเพื่อวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติด้วย สำหรับพวกเขาโดยเฉพาะ หมายถึงการกำหนดระยะทางในช่วงเวลาการส่งผ่านของวิทยุหรือสัญญาณแสงในเรดาร์ ระยะแสง ระยะแสง และการวัดอื่น ๆ ที่คล้ายกัน

ช่วงแสง

เครื่องค้นหาระยะแสงเป็นอุปกรณ์จีโอเดติกที่ช่วยให้คุณวัดระยะทางหลายสิบ (บางครั้งหลายร้อย) กิโลเมตรได้อย่างแม่นยำสูง (สูงถึงหลายมิลลิเมตร) ตัวอย่างเช่น เครื่องค้นหาระยะจะวัดระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์ด้วยความแม่นยำหลายเซนติเมตร

เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์เป็นอุปกรณ์สำหรับวัดระยะทางโดยใช้ลำแสงเลเซอร์

ความเร็วแสงคือระยะทางที่แสงเดินทางต่อหน่วยเวลา ค่านี้ขึ้นอยู่กับสารที่แสงแพร่กระจาย

ในสุญญากาศ ความเร็วแสงคือ 299,792,458 m/s นี่คือความเร็วสูงสุดที่สามารถทำได้ เมื่อแก้ไขปัญหาที่ไม่ต้องการความแม่นยำเป็นพิเศษ ค่านี้จะเท่ากับ 300,000,000 ม./วินาที สันนิษฐานว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทุกประเภทแพร่กระจายในสุญญากาศด้วยความเร็วแสง: คลื่นวิทยุ, รังสีอินฟราเรด, แสงที่มองเห็น, รังสีอัลตราไวโอเลต, รังสีเอกซ์, รังสีแกมมา มันถูกกำหนดด้วยตัวอักษร กับ .

ความเร็วแสงถูกกำหนดอย่างไร?

ในสมัยโบราณ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าความเร็วแสงนั้นไม่มีที่สิ้นสุด ต่อมาการอภิปรายในประเด็นนี้เริ่มขึ้นในหมู่นักวิทยาศาสตร์ Kepler, Descartes และ Fermat เห็นด้วยกับความคิดเห็นของนักวิทยาศาสตร์โบราณ และกาลิเลโอและฮุคเชื่อว่าแม้ความเร็วแสงจะสูงมาก แต่ก็ยังมีค่าที่จำกัดอยู่

กาลิเลโอ กาลิเลอี

หนึ่งในคนกลุ่มแรกๆ ที่พยายามวัดความเร็วแสงคือนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี กาลิเลโอ กาลิเลอี ในระหว่างการทดลอง เขาและผู้ช่วยอยู่บนเนินเขาคนละแห่ง กาลิเลโอเปิดชัตเตอร์บนตะเกียงของเขา ในขณะที่ผู้ช่วยเห็นแสงนี้ เขาก็ต้องทำแบบเดียวกันกับตะเกียงของเขา เวลาที่แสงเดินทางจากกาลิเลโอไปยังผู้ช่วยและด้านหลังนั้นสั้นมากจนกาลิเลโอตระหนักว่าความเร็วแสงสูงมาก และเป็นไปไม่ได้ที่จะวัดด้วยระยะทางสั้น ๆ เช่นนี้ เนื่องจากแสงเดินทาง เกือบจะในทันที และเวลาที่เขาบันทึกจะแสดงเพียงความเร็วของปฏิกิริยาของบุคคลเท่านั้น

ความเร็วแสงถูกกำหนดครั้งแรกในปี 1676 โดยนักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Olaf Roemer โดยใช้ระยะทางทางดาราศาสตร์ ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์เพื่อสังเกตสุริยุปราคาของดวงจันทร์ Io ของดาวพฤหัส เขาค้นพบว่าในขณะที่โลกเคลื่อนตัวออกห่างจากดาวพฤหัส แต่ละคราสต่อมาจะเกิดขึ้นช้ากว่าที่คำนวณไว้ ความล่าช้าสูงสุดเมื่อโลกเคลื่อนไปยังอีกฟากหนึ่งของดวงอาทิตย์และเคลื่อนออกจากดาวพฤหัสบดีในระยะทางเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของวงโคจรของโลกคือ 22 ชั่วโมง แม้ว่าในเวลานั้นจะไม่ทราบเส้นผ่านศูนย์กลางที่แน่นอนของโลก แต่นักวิทยาศาสตร์ก็หารค่าโดยประมาณของมันด้วย 22 ชั่วโมง และได้ค่าประมาณ 220,000 กิโลเมตรต่อวินาที

โอลาฟ โรเมอร์

ผลลัพธ์ที่ได้รับจาก Roemer ทำให้เกิดความไม่ไว้วางใจในหมู่นักวิทยาศาสตร์ แต่ในปี ค.ศ. 1849 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Armand Hippolyte Louis Fizeau วัดความเร็วแสงโดยใช้วิธีหมุนชัตเตอร์ ในการทดลองของเขา แสงจากแหล่งกำเนิดส่องผ่านระหว่างฟันของล้อที่กำลังหมุนและส่องไปยังกระจกโดยตรง สะท้อนจากเขาเขาก็กลับมา ความเร็วในการหมุนของล้อเพิ่มขึ้น เมื่อถึงค่าที่กำหนด ลำแสงที่สะท้อนจากกระจกก็ถูกเลื่อนออกไปด้วยฟันที่กำลังเคลื่อนที่ และผู้สังเกตการณ์ไม่เห็นอะไรเลยในขณะนั้น

ประสบการณ์ของฟิโซ

ฟิโซคำนวณความเร็วแสงได้ดังนี้ แสงสว่างนั้นไปตามทางของมัน ล จากวงล้อถึงกระจกในเวลาเท่ากัน เสื้อ 1 = 2 ลิตร/ค . เวลาที่ล้อหมุน 1/2 ช่องคือ เสื้อ 2 = T/2N , ที่ไหน ต - ระยะเวลาการหมุนล้อ เอ็น - จำนวนฟัน ความถี่ในการหมุน โวลต์ = 1/T . ช่วงเวลาที่ผู้สังเกตไม่เห็นแสงเกิดขึ้นเมื่อใด เสื้อ 1 = เสื้อ 2 . จากที่นี่เราจะได้สูตรกำหนดความเร็วแสง:

ค = 4LNv

หลังจากทำการคำนวณโดยใช้สูตรนี้แล้ว Fizeau ก็ตัดสินใจว่า กับ = 313,000,000 เมตรต่อวินาที ผลลัพธ์นี้แม่นยำยิ่งขึ้นมาก

อาร์ม็อง ฮิปโปลีต หลุยส์ ฟิโซ

ในปี ค.ศ. 1838 นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส โดมินิก ฟรองซัวส์ ฌอง อาราโก เสนอให้ใช้วิธีกระจกหมุนเพื่อคำนวณความเร็วแสง แนวคิดนี้นำไปปฏิบัติโดยนักฟิสิกส์ ช่างเครื่อง และนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ฌอง แบร์นาร์ด ลีออน ฟูโกต์ ซึ่งในปี 1862 ได้ค่าความเร็วแสง (298,000,000±500,000) เมตร/วินาที

โดมินิก ฟรองซัวส์ ฌอง อาราโก

ในปี พ.ศ. 2434 ผลลัพธ์ของนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน ไซมอน นิวคอมบ์ ปรากฏว่ามีลำดับความสำคัญที่แม่นยำมากกว่าผลลัพธ์ของฟูโกต์ อันเป็นผลมาจากการคำนวณของเขา กับ = (99,810,000±50,000) ม./วินาที

การวิจัยโดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน อัลเบิร์ต อับราฮัม มิเชลสัน ซึ่งใช้การตั้งค่าที่มีกระจกแปดเหลี่ยมหมุนได้ ทำให้สามารถกำหนดความเร็วแสงได้แม่นยำยิ่งขึ้น ในปี พ.ศ. 2469 นักวิทยาศาสตร์ได้วัดเวลาที่แสงเดินทางเป็นระยะทางระหว่างยอดเขาสองลูกซึ่งเท่ากับ 35.4 กม. และได้ กับ = (299,796,000±4,000) ม./วินาที

การวัดที่แม่นยำที่สุดดำเนินการในปี พ.ศ. 2518 ในปีเดียวกัน ที่ประชุมใหญ่ว่าด้วยน้ำหนักและการวัดแนะนำให้พิจารณาความเร็วแสงเท่ากับ 299,792,458 ± 1.2 เมตร/วินาที

ความเร็วแสงขึ้นอยู่กับอะไร?

ความเร็วแสงในสุญญากาศไม่ได้ขึ้นอยู่กับกรอบอ้างอิงหรือตำแหน่งของผู้สังเกต มันคงที่ เท่ากับ 299,792,458 ± 1.2 เมตร/วินาที แต่ในสื่อโปร่งใสต่างๆ ความเร็วนี้จะต่ำกว่าความเร็วในสุญญากาศ สื่อโปร่งใสใด ๆ มีความหนาแน่นของแสง และยิ่งสูงเท่าไร ความเร็วของแสงก็จะยิ่งช้าลงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ความเร็วแสงในอากาศสูงกว่าความเร็วในน้ำ และในแก้วแสงบริสุทธิ์ก็ต่ำกว่าในน้ำ

หากแสงเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากขึ้น ความเร็วของแสงจะลดลง และหากการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปเป็นตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ความเร็วก็จะเพิ่มขึ้นในทางตรงกันข้าม สิ่งนี้อธิบายว่าทำไมลำแสงจึงเบนไปที่ขอบเขตการเปลี่ยนแปลงระหว่างสื่อทั้งสอง

จริงเหรอ? วิธีวัดความเร็วสูงสุดใน จักรวาลในสภาพโลกที่เรียบง่ายของเราเหรอ? เราไม่จำเป็นต้องเก็บสมองเรื่องนี้อีกต่อไป ท้ายที่สุดแล้ว เป็นเวลาหลายศตวรรษมาแล้วที่ผู้คนจำนวนมากได้แก้ไขปัญหานี้ โดยพัฒนาวิธีการวัดความเร็วแสง มาเริ่มเรื่องกันตามลำดับ

ความเร็วแสง– ความเร็วการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ แสดงด้วยอักษรละติน ค. ความเร็วแสงประมาณ 300,000,000 เมตร/วินาที

ในตอนแรกไม่มีใครคิดถึงเรื่องการวัดความเร็วแสง มีแสงสว่าง - เยี่ยมมาก จากนั้น ในยุคสมัยโบราณ ความคิดเห็นที่แพร่หลายในหมู่นักปรัชญาวิทยาศาสตร์ก็คือความเร็วของแสงนั้นไม่มีที่สิ้นสุด กล่าวคือ เกิดขึ้นทันทีทันใด แล้วมันก็เกิดขึ้น วัยกลางคนกับ Inquisition เมื่อคำถามหลักของคนคิดและคนก้าวหน้าคือ "จะหลีกเลี่ยงการติดไฟได้อย่างไร" และเฉพาะในยุคเท่านั้น ยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาและ การตรัสรู้ความคิดเห็นของนักวิทยาศาสตร์ทวีคูณและแน่นอนว่าถูกแบ่งแยก

ดังนั้น, เดการ์ต, เคปเลอร์และ ฟาร์มมีความเห็นเช่นเดียวกับนักวิทยาศาสตร์ในสมัยโบราณ แต่เขาเชื่อว่าความเร็วแสงมีจำกัดถึงแม้จะสูงมากก็ตาม อันที่จริง เขาทำการวัดความเร็วแสงเป็นครั้งแรก เจาะจงกว่านั้นคือเขาพยายามวัดมันเป็นครั้งแรก

การทดลองของกาลิเลโอ

ประสบการณ์ กาลิเลโอ กาลิเลอีมีความโดดเด่นในความเรียบง่าย นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองเพื่อวัดความเร็วแสงโดยใช้วิธีการชั่วคราวแบบง่ายๆ กาลิเลโอและผู้ช่วยของเขายืนอยู่ในระยะห่างกันมากและเป็นที่รู้จักบนเนินเขาต่าง ๆ พร้อมจุดตะเกียง หนึ่งในนั้นเปิดชัตเตอร์บนตะเกียง และคนที่สองก็ต้องทำเช่นเดียวกันเมื่อเห็นแสงของตะเกียงแรก เมื่อรู้ระยะทางและเวลา (ความล่าช้าก่อนที่ผู้ช่วยจะเปิดตะเกียง) กาลิเลโอคาดว่าจะคำนวณความเร็วแสง น่าเสียดาย เพื่อให้การทดลองนี้สำเร็จ กาลิเลโอและผู้ช่วยต้องเลือกเนินเขาที่อยู่ห่างกันหลายล้านกิโลเมตร ฉันอยากจะเตือนคุณว่าคุณสามารถทำได้โดยกรอกใบสมัครบนเว็บไซต์

การทดลองโดยโรเมอร์และแบรดลีย์

การทดลองครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จและแม่นยำอย่างน่าประหลาดใจในการกำหนดความเร็วแสงคือการทดลองของนักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก โอลาฟ โรเมอร์. โรเมอร์ใช้วิธีการทางดาราศาสตร์ในการวัดความเร็วแสง ในปี ค.ศ. 1676 เขาได้สำรวจดาวเทียม Io ของดาวพฤหัสบดีผ่านกล้องโทรทรรศน์ และค้นพบว่าเวลาที่เกิดสุริยุปราคาของดาวเทียมจะเปลี่ยนไปเมื่อโลกเคลื่อนตัวออกห่างจากดาวพฤหัสบดี เวลาล่าช้าสูงสุดคือ 22 นาที เมื่อคำนวณว่าโลกกำลังเคลื่อนออกจากดาวพฤหัสบดีที่ระยะทางเส้นผ่านศูนย์กลางของวงโคจรของโลก โรเมอร์จึงหารค่าเส้นผ่านศูนย์กลางโดยประมาณตามเวลาหน่วง และได้รับค่า 214,000 กิโลเมตรต่อวินาที แน่นอนว่าการคำนวณดังกล่าวหยาบมาก ระยะทางระหว่างดาวเคราะห์นั้นรู้เพียงประมาณเท่านั้น แต่ผลลัพธ์กลับกลายเป็นว่าค่อนข้างใกล้เคียงกับความจริง

ประสบการณ์ของแบรดลีย์ ในปี ค.ศ. 1728 เจมส์ แบรดลีย์ประมาณความเร็วแสงโดยการสังเกตความคลาดเคลื่อนของดวงดาว อาการผิดปกติคือการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งที่ปรากฏของดาวฤกษ์ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของโลกในวงโคจรของมัน แบรดลีย์รู้ความเร็วของโลกและวัดมุมคลาดเคลื่อนได้ค่า 301,000 กิโลเมตรต่อวินาที

ประสบการณ์ของฟิโซ

โลกวิทยาศาสตร์ในยุคนั้นโต้ตอบด้วยความไม่ไว้วางใจต่อผลลัพธ์ของการทดลองของโรเมอร์และแบรดลีย์ อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ของแบรดลีย์แม่นยำที่สุดในรอบกว่าร้อยปี จนถึงปี 1849 ปีนั้นนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส อาร์ม็อง ฟิโซวัดความเร็วแสงโดยใช้วิธีหมุนชัตเตอร์โดยไม่ต้องสังเกตเทห์ฟากฟ้า แต่ที่นี่บนโลก อันที่จริง นี่เป็นวิธีการทางห้องปฏิบัติการวิธีแรกในการวัดความเร็วแสงนับตั้งแต่กาลิเลโอ ด้านล่างนี้เป็นแผนผังการตั้งค่าห้องปฏิบัติการ

แสงที่สะท้อนจากกระจกส่องผ่านซี่ล้อแล้วสะท้อนจากกระจกอีกบานหนึ่งซึ่งอยู่ห่างออกไป 8.6 กิโลเมตร ความเร็วของวงล้อเพิ่มขึ้นจนกระทั่งแสงปรากฏให้เห็นในช่องว่างถัดไป การคำนวณของฟิโซให้ผลลัพธ์ 313,000 กิโลเมตรต่อวินาที หนึ่งปีต่อมา Leon Foucault ได้ทำการทดลองที่คล้ายกันกับกระจกหมุนซึ่งได้ผลลัพธ์ที่ 298,000 กิโลเมตรต่อวินาที

ด้วยการถือกำเนิดของเมเซอร์และเลเซอร์ ผู้คนมีโอกาสและวิธีการใหม่ในการวัดความเร็วแสง และการพัฒนาของทฤษฎียังทำให้สามารถคำนวณความเร็วของแสงทางอ้อมได้โดยไม่ต้องทำการวัดโดยตรง

ค่าความเร็วแสงที่แม่นยำที่สุด

มนุษยชาติได้สั่งสมประสบการณ์มากมายในการวัดความเร็วแสง ปัจจุบันถือว่าค่าความเร็วแสงที่แม่นยำที่สุด 299,792,458 เมตรต่อวินาทีได้รับในปี พ.ศ. 2526 เป็นที่น่าสนใจว่าการวัดความเร็วแสงที่แม่นยำยิ่งขึ้นนั้นเป็นไปไม่ได้เนื่องจากข้อผิดพลาดในการวัด เมตร. ปัจจุบัน ค่าของเมตรผูกกับความเร็วแสง และเท่ากับระยะทางที่แสงเดินทางใน 1/299,792,458 วินาที

สุดท้ายนี้ เราขอแนะนำให้ดูวิดีโอเพื่อการศึกษาเช่นเคย เพื่อน ๆ แม้ว่าคุณจะต้องเผชิญกับงานเช่นการวัดความเร็วแสงอย่างอิสระโดยใช้วิธีการชั่วคราว แต่คุณสามารถขอความช่วยเหลือจากผู้เขียนของเราได้อย่างปลอดภัย คุณสามารถกรอกใบสมัครได้ที่เว็บไซต์ Correspondence Student เราหวังว่าคุณจะมีการศึกษาที่น่าพอใจและง่ายดาย!