과학자들은 빛의 속도가 얼마인지 결정하기 위해 수년 동안 노력해 왔지만 지난 세기의 70 년대에 정확한 측정이 이루어졌습니다. 결국 지표는 299,792,458m/s였습니다. 최대 편차는 +/-1.2m입니다. 오늘날 그것은 불변의 물리적 단위이다., 미터 단위의 거리는 1/299,792,458초이므로 진공 상태의 빛이 100cm를 이동하는 데 걸리는 시간입니다.

과학 빛의 속도를 결정하는 공식.

계산을 단순화하기 위해, 표시기는 300,000,000m/s(3×108m/s)로 단순화되었습니다.. 학교에서 물리학 과정의 모든 사람에게 익숙하며 속도가 이러한 형태로 측정됩니다.

물리학에서 빛의 속도의 근본적인 역할

이 지표는 연구에서 사용되는 참조 시스템에 관계없이 주요 지표 중 하나입니다. 그것은 또한 중요한 파원의 움직임에 의존하지 않습니다.

불변성은 1905년 알버트 아인슈타인에 의해 가정되었습니다. 이것은 발광 에테르의 존재에 대한 증거를 찾지 못한 또 다른 과학자 맥스웰이 전자기학에 대한 이론을 내놓은 후에 일어났습니다.

인과적 효과가 빛의 속도를 초과하는 속도로 전달될 수 없다는 주장은 오늘날 매우 합리적인 것으로 간주됩니다.

그런데! 물리학자들은 일부 입자가 고려되는 지표를 초과하는 속도로 이동할 수 있다는 것을 부인하지 않습니다. 그러나 정보를 전달하는 데 사용할 수는 없습니다.

역사적 참조

주제의 특징을 이해하고 특정 현상이 어떻게 발견되었는지 알아보려면 일부 과학자의 실험을 연구해야 합니다. 19세기에는 나중에 과학자들에게 도움이 되는 많은 발견이 이루어졌으며 주로 전류와 자기 및 전자기 유도 현상에 관한 것이었습니다.

제임스 맥스웰의 실험

물리학자의 연구는 원거리에서 입자의 상호작용을 확인했습니다. 결과적으로, 이것은 Wilhelm Weber가 전자기학의 새로운 이론을 개발할 수 있게 해주었습니다. Maxwell은 또한 자기장과 전기장의 현상을 명확히 정립하고 서로를 생성하여 전자기파를 형성할 수 있음을 확인했습니다. 전 세계 물리학자들이 여전히 사용하는 "s"라는 명칭을 처음 사용하기 시작한 것은 이 과학자였습니다.

덕분에 대부분의 연구자들은 이미 빛의 전자기적 성질에 대해 이야기하기 시작했습니다. Maxwell은 전자기 여기의 전파 속도를 연구하는 동안이 지표가 빛의 속도와 동일하다는 결론에 도달했으며 한 번에이 사실에 놀랐습니다.

Maxwell의 연구 덕분에 빛, 자기 및 전기는 별도의 개념이 아님이 분명해졌습니다. 함께 이러한 요소는 공간에서 전파되는 자기장과 전기장의 조합이기 때문에 빛의 특성을 결정합니다.

전자파 전파 방식.

마이컬슨과 빛의 속도의 절대성을 증명한 그의 경험

지난 세기 초에 대부분의 과학자들은 갈릴레오의 상대성 원리를 사용했으며, 이에 따라 사용되는 기준 프레임에 관계없이 역학 법칙은 변하지 않는다고 믿었습니다. 그러나 동시에 이론에 따르면 전자파의 전파 속도는 소스가 이동할 때 변경되어야 합니다. 이것은 갈릴레오의 가정과 연구를 시작하게 된 맥스웰의 이론 모두에 위배됩니다.

그 당시 대부분의 과학자들은 지표가 출처의 속도에 의존하지 않는 "에테르 이론"에 경향이 있었고 주요 결정 요인은 환경의 특징이었습니다.

Michelson은 빛의 속도가 측정 방향에 의존하지 않는다는 것을 발견했습니다.

지구는 우주 공간에서 일정한 방향으로 움직이기 때문에 속도의 합법칙에 따라 빛의 속도는 다른 방향에서 측정할 때 달라집니다. 그러나 Michelson은 측정이 이루어진 방향에 관계없이 전자기파의 전파에 어떠한 차이도 발견하지 못했습니다.

에테르 이론은 절대값의 존재를 설명할 수 없었고, 이는 그 오류를 더욱 잘 보여주었습니다.

알버트 아인슈타인의 특수 상대성 이론

당시 젊은 과학자는 대부분의 연구자들의 생각과 반대되는 이론을 제시했습니다. 그것에 따르면 시간과 공간은 선택한 기준 프레임에 관계없이 진공에서 빛의 속도가 변하지 않는 특성을 가지고 있습니다. 이것은 빛의 전파 속도가 광원의 움직임에 의존하지 않기 때문에 Michelson의 실패한 실험을 설명했습니다.

[tds_council]아인슈타인 이론의 정확성에 대한 간접적인 확인은 "동시의 상대성"이었고, 그 본질은 그림에 나와 있습니다.[/tds_council]

사람의 위치가 빛 전파에 대한 인식에 어떤 영향을 미치는지 보여주는 예입니다.

빛의 속도는 이전에 어떻게 측정되었습니까?

이 지표를 결정하려는 시도가 많이 있었지만 과학 발전 수준이 낮기 때문에 이전에는 이렇게 하는 것이 문제였습니다. 따라서 고대 과학자들은 빛의 속도가 무한하다고 믿었지만 나중에 많은 연구자들이 이 가정을 의심하여 이를 결정하려는 여러 시도로 이어졌습니다.

갈릴레오는 손전등을 사용했습니다. 광파의 전파 속도를 계산하기 위해 그와 그의 조수는 언덕에 있었고 그 사이의 거리는 정확히 결정되었습니다. 그런 다음 참가자 중 한 명이 등불을 열었고 두 번째 참가자는 빛을 보자마자 똑같이해야했습니다. 그러나 이 방법은 파동의 전파 속도가 빠르고 시간 간격을 정확하게 결정할 수 없기 때문에 결과를 얻지 못했습니다.
덴마크의 천문학자 올라프 뢰머는 목성을 관찰하다가 한 가지 특징을 발견했습니다. 지구와 목성이 궤도의 반대 지점에 있을 때 이오(목성의 위성)의 일식은 행성 자체에 비해 22분 늦었습니다. 이를 바탕으로 광파의 전파 속도는 무한하지 않고 한계가 있다는 결론을 내렸다. 그의 계산에 따르면 그 수치는 초당 약 220,000km였습니다.
Roemer에 따르면 빛의 속도 결정.
같은 기간에 영국의 천문학자 James Bradley는 태양 주위의 지구의 움직임과 축을 중심으로 한 회전으로 인해 하늘에 있는 별의 위치로 인해 빛의 수차 현상을 발견했습니다. 그리고 그들과의 거리는 끊임없이 변하고 있습니다.이러한 기능으로 인해 별은 매년 타원을 나타냅니다. 천문학자는 계산과 관찰을 바탕으로 속도를 계산했는데 초당 308,000km였습니다.
빛의 수차
Louis Fizeau는 실험실 실험을 통해 정확한 지표를 결정하기로 결정한 최초의 사람이었습니다. 그는 근원지에서 8633m 떨어진 곳에 거울면이 있는 유리를 설치했지만 거리가 작아 정확한 시간 계산이 불가능했다. 그런 다음 과학자는 주기적으로 빛을 치아로 덮는 톱니 바퀴를 설정했습니다. 휠의 속도를 변경함으로써 Fizeau는 빛이 치아 사이로 미끄러져 되돌아올 시간이 없는 속도를 결정했습니다. 그의 계산에 따르면 속도는 초당 315,000km였습니다.
루이 피조의 경험.

빛의 속도 측정

이것은 여러 가지 방법으로 수행할 수 있습니다. 그것들을 자세히 분석할 가치는 없으며 각각에 대해 별도의 검토가 필요합니다. 따라서 품종을 이해하는 것이 가장 쉽습니다.

천문 측정. 여기에서 Roemer와 Bradley의 방법은 효과가 입증되었고 공기, 물 및 기타 환경 특성의 특성이 성능에 영향을 미치지 않기 때문에 가장 자주 사용됩니다. 우주 진공 상태에서 측정 정확도가 증가합니다.
공동 공명 또는 공동 효과 - 이것은 행성의 표면과 전리층 사이에서 발생하는 저주파 정상자기파 현상의 이름이다. 특수 공식과 측정 장비의 데이터를 사용하여 공기 중 입자의 속도 값을 계산하는 것은 어렵지 않습니다.
간섭계 - 여러 유형의 파동이 형성되는 일련의 연구 방법.이로 인해 간섭 효과가 발생하여 전자기 및 음향 진동 모두에 대한 수많은 측정을 수행할 수 있습니다.

특별한 장비의 도움으로 특별한 기술을 사용하지 않고 측정을 수행할 수 있습니다.

초광속이 가능한가?

상대성 이론에 따르면 물리적 입자에 의한 지표의 초과는 인과성의 원칙에 위배됩니다. 이 때문에 미래에서 과거로 또는 그 반대로 신호를 전송할 수 있습니다. 그러나 동시에 이론은 일반 물질과 상호 작용하는 동안 더 빠르게 움직이는 입자가 있을 수 있다는 것을 부인하지 않습니다.

이러한 유형의 입자를 타키온이라고 합니다. 더 빨리 움직일수록 더 적은 에너지를 운반합니다.

비디오 수업: Fizeau의 실험. 빛의 속도 측정. 물리학 11학년.

진공에서 빛의 속도는 일정한 값으로 물리학의 많은 현상이 이를 기반으로 합니다. 그것의 정의는 많은 과정을 설명하고 많은 계산을 단순화할 수 있게 해주었기 때문에 과학 발전의 새로운 이정표가 되었습니다.