Скорость света в разных средах. Скорость света – максимально возможная величина

» Понятия, методы и законы » Скорость света

Скоростью света называют скорость, с которой происходит распространение электромагнитных волн (в том числе и света) в вакууме. На данный момент скорость света является максимально возможной из практически достижимых скоростей.

Скорость света численно равна 299 792 458 м/с, хотя обычно для упрощения при расчётах используют 300 000 000 м/с. Обозначается скорость света строчной латинской буквой «с». Согласно теории относительности, скорость света не зависит от движения источника света и его источника, а также от места и времени.

Недавно австралийские учёные поставили под сомнение постоянство скорости света, а значит и всю теорию относительности. По их мнению, скорость света уменьшается с течением времени. Однако приверженцев новой теории среди учёных пока нашлось немного.

Что такое световой год?

Расстояния в Космосе столь велики, что для их измерения используется самое быстрое во Вселенной — свет. Скорость света составляет около 300 000 км/секунду. Световой год — это расстояние, которое свет проходит за год — 9,46 триллиона километров. Свет от Солнца до Земли идет около 8 минут. Но, чтобы свет дошёл до Земли от ближайшей к нашему Солнцу звезды Проксимы Центавра, потребуется 4,56 лет. Это означает, что звезда находится на расстоянии 4,56 световых лет, более 51 триллиона километров. Мы видим Проксиму Центавра такой, как она была 4,56 лет назад, поскольку свету понадобилось 4,56 лет, чтобы дойти до нас.

С точки зрения физики это некорректный вопрос. Вы привыкли считать, что в нашем мире глобально есть одно время, которое течет одинаково для всех, что по этому времени мы меряем скорость движения тел. То есть если взять много хороших часов и все их синхронизировать, то они и дальше вечно будут идти синхронно. Из школьной программы Вы знаете, что движение относительно. И если Вы летите, например, в самолете с задраенными окнами, невозможно определить летите Вы или нет, потому что все системы отсчета, движущиеся относительно какой-то одной, где свободные тела не ускоряются, равноправны (они называются инерциальными). Такая картина мира (галилеева механика) господствовала в физике до начала 20 века. Тогда очень много что произошло и в итоге от этой картины пришлось отказаться. А что же происходит на самом деле и что же было не так?

А на самом деле есть свет, и он ведет себя совсем контринтуитивно. Его скорость всегда равна скорости света. Например, Вы сидите на берегу реки, скорость течения 1 м/с. По реке плывет катер по течению, на спидометре 10 м/с. С какой скоростью относительно Вас движется катер? Очевидно, 11 м/с. А вот свет ведет себя не так. Если вы посветите фонариком, то вы измерите скорость света около 300000 км/с. И на катере пассажиры измерят такую же скорость. И даже если над вами будет самолет лететь, на самолете скорость того же лучика света будет 300000 км/с. И на спутнике, который летит со скоростью, скажем, 8 км/с относительно Земли, скорость того же самого лучика будет не 299992 км/с, а те же 300000 км/с. Вот так вот. Это и называют постоянством скорости света.

Как такое вообще может быть? Сложный вопрос, на него отвечает теория относительности. Дело в том, что механика Галилея не верна. Не существует абсолютной шкалы времени, не всегда можно синхронизировать часы. Например, если кто-то относительно Вас движется с большой скоростью, Вы будете видеть, что время для него идет медленнее, как будто пленку пустили со скоростью не 24 кадра в секунду, а 20 или меньше. Он этого не почувствует и понять про себя не сможет. Это чисто относительный эффект. То же и для него, Вы, как ни странно, тоже будете выглядеть заторможенно. Ситуация же симметрична, вы тоже относительно него движетесь. И это наблюдают на опыте, например нейтрон, с периодом полураспада 16 минут, живет гораздо дольше, если его ускорить до больших скоростей. Как раз потому что для наблюдателей его время течет медленнее. И это не единственный эффект. Например, одновременные для Вас события не будут одновременны для движущегося наблюдателя и наоборот. Движущийся наблюдатель будет казаться сжатым в направлении движения. И прочее, прочее, прочее. Все эти странные вещи происходят из-за того, что как шкалы расстояния, так шкалы времени относительны и разные для разных наблюдателей с разными скоростями. Но тем не менее все инерциальные системы отсчета равноправны. Все зависит только от относительных скоростей и движений.

Подробнее, если Вам интересно, стоит уже целенаправленно вникать в специальную теорию относительности. Ее математика несильно выходит за рамки школьной программы. Можно ее количественно понять исключительно с помощью школьной алгебры, даже производные не нужны. Стоит почитать, например, соответствующие фейнмановские лекции из второго тома или из всяких сборников. Или любой более-менее сносный университетский учебник механики (механику проходят на первом семестре, первого курса, ничего сверхсложного в ней нет). Может есть еще какие-то хорошие книги, но сходу не назову.

Так вот ответ на Ваш изначальный вопрос в том, что когда тела движутся относительно Вас с большой скоростью, механика для них совсем другая, непохожая на обычную, совсем неинтуитивная и неочевидная. И для всех наблюдателей скорость света постоянна. Поэтому не может быть наблюдателя, который движется со скоростью света, для него свет бы покоился и получилось бы противоречие. А для света вообще невозможно ввести понятие времени, можно только внешне его описывать так. Для него время как бы бесконечно замедленно, стоит. Критерием является масса, все массивное живет как мы, с постоянной скоростью света относительно себя. Все у чего нет массы покоя для нас всегда движется со скоростью света, но понятия времени для таких объектов не существует. Так что можно ускоряться, ускоряться и ускоряться. И всегда измерять ту же скорость у света. А с точки зрения, например, Земли, Ваша скорость будет приближаться к скорости света, но никогда ее не достигнет. А Ваше время будет замедляться. И в направлении движения Вы будете сжиматься. И еще много всего интересного.

Тема о том, как измерить, а также чему равна скорость света, интересовала ученых с древности. Это очень увлекательная тема, которая испокон веков являлась объектом научных диспутов. Считается, что такая скорость является конечной, недостижимой и постоянной величиной. Она недостижима и постоянна, как бесконечность. При этом она конечна. Получается интересная физико-математическая головоломка. Существует один из вариантов решения этой задачи. Ведь скорость света все-таки удалось измерить.

В античные века мыслители полагали, что скорость распространения света - это величина бесконечная. Первую оценку этого показателя дал в 1676 г. Олаф Ремер . По его расчетам скорость света равнялась приблизительно 220 тысяч км/с. Это было не совсем точное значение, но близкое к истинному.

Конечность и оценка скорости света подтвердились спустя полвека.

В дальнейшем ученому Физо удалось определить скорость света по времени прохождения лучом точного расстояния.

Он поставил опыт (см. рисунок), в ходе которого от источника S отходил пучок света, отражался зеркалом 3, прерывался зубчатым диском 2 и проходил базу (8 км). Далее он отражался зеркалом 1 и возвращался к диску. Свет попадал в промежуток между зубцами и его можно было наблюдать через окуляр 4. Время прохождения лучом базы определялось в зависимости от скоростей вращения диска. Значение, полученное Физо, было таким: с = 313300 км/с.

Скорость распространения луча в какой-либо определенной среде меньше, чем эта скорость в вакууме. Кроме того, для разных веществ этот показатель принимает различные значения. Через несколько лет Фуко заменил диск на быстровращающееся зеркало. Последователи этих ученых многократно использовали их методы и схемы исследования.

Линзы являются основой оптических приборов. Знаете, как вычисляется ? Узнать это вы сможете, прочитав одну из наших статей.

А информацию про то как настроить оптический прицел, состоящий из таких линз вы сможете найти . Прочитайте наш материал и у вас не останется вопросов по теме.

Чему равна скорость света в вакууме?

Самое точное измерение скорости света показывает цифру 1 079 252 848,8 километров в час или 299 792 458 м/c . Эта цифра справедлива только для условий, создаваемых в вакууме.

Но для решения задач обычно применяют показатель 300 000 000 м/c . В вакууме скорость света в планковских единицах равняется 1. Таким образом, энергия света проходит 1 планковскую единицу длины за 1 единицу планковского времени. Если создается вакуум в природных условиях, то с такой скоростью могут перемещаться рентгеновские лучи, световые волны видимого спектра и гравитационные волны.

Существует однозначное мнение ученых, что частицы, имеющие массу, могут принимать скорость, которая максимально приближена к скорости света. Но достичь и превысить показатель они не в состоянии. Самая большая скорость, приближенная к скорости света, была зафиксирована при исследовании космических лучей и при разгоне некоторых частиц в ускорителях.

Значение скорости света в какой-либо среде зависит от показателя преломления этой среды.

Этот показатель может быть различным для разных частот. Точное измерение величины имеет значение для расчета других физических параметров. Например, для выяснения расстояния во время прохождения световых или радиосигналов в оптической локации, радиолокации, светодальнометрии и других сферах.

Современные ученые применяют разные методы для определения скорости света. Некоторые специалисты используют астрономические способы, а также методы измерения с помощью экспериментальной техники. Очень часто применяется усовершенствованный метод Физо. При этом зубчатое колесо заменяют на модулятор света, который ослабляет или прерывает пучок света. Приемником здесь является фотоэлектрический умножитель или фотоэлемент. Источником света может служить лазер, что помогает снизить погрешность измерений. Определение скорости света по времени прохождения базы может проходить прямыми или косвенными методами, которые также позволяют получить точные результаты.

По каким формулам вычисляют скорость света

1. Скорость распространения света в вакууме - это величина абсолютная. Физики обозначают ее буквой «с». Это фундаментальная и постоянная величина, которая не зависит от выбора системы отчета и дает характеристику времени и пространству в целом. Ученые предполагают, что такая скорость является предельной скоростью движения частиц.

   Формула скорости света в вакууме:

   с = 3 * 10^8 = 299792458 м/с

   здесь с является показателем скорости света в вакууме.

2. Ученые доказали, что скорость света в воздухе почти совпадает со скоростью света в вакууме. Ее можно вычислить по формуле:

Скорость света — самая необычная величина измерения, которая известна на сегодняшний момент. Первым человеком, который попытался объяснить феномен распространения света, был Альберт Эйнштейн. Именно он вывел всем известную формулу E = mc ² , где E — это полная энергия тела, m — масса, а c — скорость света в вакууме.

Формула была впервые опубликована в журнале Annalen der Physik в 1905 году. Примерно в то же время Эйнштейн выдвинул теорию о том, что будет происходить с телом, перемещающимся с абсолютной скоростью. Исходят из того, что скорость света — величина неизменная, он пришёл к выводу, что должны изменяться пространство и время.

Таким образом, при световой скорости предмет будет бесконечно сжиматься, его масса бесконечно увеличиваться, а время практически остановится.

В 1977 году удалось вычислить скорость света, была названа цифра в 299 792 458 ± 1,2 метров в секунду. Для более грубых расчетов всегда принимается значение в 300 000 км/с. Именно от этой величины и отталкиваются все остальные космические измерения. Так появилось понятие «светового года» и «парсека» (3,26 световых лет).

Ни двигаться со скоростью света, ни, тем более, преодолеть её — невозможно. По крайней мере, на данном этапе развития человечества. С другой стороны, писатели-фантасты уже порядка 100 лет пытаются решить эту проблему на страницах своих романов. Возможно, однажды фантастика станет реальностью, ведь еще в XIX веке Жюль Верн предсказал появление вертолёта, самолёта и электрического стула, а тогда это была чистая фантастика!

Первое успешное измерение скорости света в вакууме выполнил Олаф Ремер в 1676 году. Он рассчитал скорость света по движению спутников Юпитера. Современное значение c = 299792458 м/с.

Как измерили скорость света

How is the speed of light measured?
Philip Gibbs

Скорость света c в вакууме не измерена. Она имеет точную фиксированную величину в стандартных единицах. По международному соглашению 1983 года метр определяется как длина пути, проходимая светом в вакууме за время 1/299792458 секунды. Скорость света в точности равна 299792458 м/с. Дюйм определён, как 2.54 сантиметра. Поэтому в неметрических единицах скорость света тоже имеет точное значение. Такое определение имеет смысл только потому, что скорость света в вакууме константа, а этот факт должен быть подтверждён экспериментально (см. Постоянна ли скорость света?). Также экспериментально нужно определять скорость света в средах, таких как вода...

0 0

Хотя в обыденной жизни редко кому приходится непосредственно рассчитывать, чему равна скорость света, интерес к данному вопросу проявляется еще в детстве. Удивительно, но все мы ежедневно сталкиваемся с признаком константы скорости распространения электромагнитных волн. Скорость света – это фундаментальная величина, благодаря которой вся Вселенная существует именно в том виде, какой мы ее знаем.

Наверняка, каждый, наблюдая в детстве за вспышкой молнии и последующим за ней раскатом грома, пытался понять, чем вызвана задержка между первым и вторым явлением. Несложные мысленные рассуждения быстро приводили к закономерному выводу: скорость света и звука различна. Это первое знакомство с двумя важными физическими величинами. Впоследствии кто-то получал необходимые знания и мог легко объяснить происходящее. Что же является причиной странного поведения грома? Ответ заключается в том, что скорость света, составляющая около 300 тыс. км/с, почти в миллион раз превышает скорость...

0 0

эпиграф
Учительница спрашивает: Дети, что быстрее всего на свете?
Танечка говорит: Быстрее всего слово. Только сказал, уже не вернешь.
Ванечка говорит: Нет, быстрее всего свет.
Только нажал на выключатель, а в комнате тут же светло стало.
А Вовочка возражает: Быстрей всего на свете понос.
Мне однажды так приспичило, что ни слова
сказать не успел, ни свет включить.

Задумывались ли вы когда-нибудь, почему скорость света максимальна, конечна и постоянна в нашей Вселенной? Это весьма интересный вопрос, и сразу, в качестве спойлера, выдам страшную тайну ответа на него - никто точно не знает, почему. Скорость света берется, т.е. мысленно принимается за константу, и на этом постулате, а так же на идее, что все инерциальные системы отсчета равноправны Альберт Эйнштейн построил свою специальную теорию относительности, которая вот уже сто лет выводит ученых из себя, позволяя Эйнштейну безнаказанно показывать миру язык и ухмыляться в гробу над...

0 0

Быстрый ответ: 300 000 км в секунду.

Скорость света в вакууме - это абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме. Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства геометрии пространства-времени в целом. По современным представлениям, скорость света в вакууме - предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий.

Самое точное измерение скорости света на основе эталонного метра было проведено в далеком 1975 году. Тогда стало известно, что скорость света составляет 299 792 458 м/с. Или же 1 079 252 848,8 км/ч. В разговоре мы обычно не столь щепетильны, а потому говорим проще: скорость света равна 300 000 километров в секунду (округленное значение).

Интересно, что о скорости света знали еще в античные времена. Первую же оценку скорости света дал астроном Олаф Кристенсен Рёмер, когда заметил, что затмения спутника Юпитера Ио запаздывают...

0 0

Получив множество благодарностей от изголодавшегося по науке населения этой страны, мы решили продолжить ликбез для тех, кто в детстве мечтал стать ученым, но как-то не сложилось. Назло всем специалистам и кандидатам, нарушая все до единой методологии и правила хорошего научного текста, мы пишем доступным языком об открытиях современной (и не очень) науки и прилагаем к этому случайные картинки из интернета.
Сегодня мы поговорим о скорости света, почему она постоянная, почему все "бегают" с этой скоростью и удивляются оной, и что вообще, черт побери, происходит.

Собственно говоря, скорость света начали пытаться измерить еще очень давно. Всякие там Кеплеры и прочие считали, что скорость света бесконечна, а Галилей, например, полагал, что скорость определить можно, но трудно, так как она очень большая.
Прав оказался Галилей и иже с ним. В 17 веке некто Рёмер неточно рассчитал скорость света, когда наблюдал затмения спутников Юпитера. Ну а в дальнейшем...

0 0

Художественное представление космического корабля, совершающего прыжок к "скорости света". Предоставлено: NASA/Glenn Research Center.

С древних времен философы и ученые стремились понять свет. Кроме того, пытаясь определить его основные свойства (т.е. из чего он состоит - частица или волна и т.д.), они также стремились проделать конечные измерения того, как быстро он движется. С конца 17 века ученые делают именно это, и с возрастающей точностью.

Поступая таким образом, они получили лучшее понимание механики света, и какую важную роль он играет в физике, астрономии и космологии. Проще говоря, свет движется с невероятной скоростью, и это самый быстро движущийся объект во Вселенной. Его скорость является постоянной и неприступным барьером и используется в качестве измерения расстояния. Но насколько же быстро он движется?

Скорость света (с):

Свет движется с постоянной скоростью 1 079 252 848,8 км/ч (1,07 млрд). Что получается 299 792 458 м/с....

0 0

Она ограничена магнитной и диэлектрической проницаймостью вакуума. с = (e0*mu0*)^-2

ой, я хотел сказать с = (e0*mu0*)^-0.5

вот, кстати, интересно: Вселенная (т.е. пространство) бесконечна, а почему не может быть бесконечна скорость?

Может быть она (вселенная/скорость) бесконечна, но ограничена?

Потому что свет и вселенная слабо связаны друг с другом. А вот скорость вселенной - да, бесконечна))

что такое скорость вселенной?

Скорость, с которой движется вселенная))
Не обращайте внимания, для бесконечного тела понятие скорости не имеет смысла...

0 0

Мы частенько говорим о том, что скорость света максимальна в нашей Вселенной, и что нет ничего, что могло бы двигаться быстрее скорости света в вакууме. И уж тем более - мы. Приближаясь к околосветовой скорости, объект приобретает массу и энергию, которая либо его разрушает, либо противоречит общей теории относительности Эйнштейна. Допустим, мы поверим в это и будем искать обходные пути (вроде создания варп-двигателя или будем разбираться в парадоксах квантовой механики), чтобы лететь к ближайшей звезде не 75 000 лет, а пару недель. Но поскольку мало кто из нас обладает высшим физическим образованием, непонятно: почему на улицах говорят, что скорость света максимальна, постоянна и равна 300 000 км/с?

Есть много простых и интуитивных объяснений, почему все так, но их можно начинать ненавидеть. Поиск в Интернете выведет вас на понятие «релятивистской массы» и на то, что она требует больше сил для ускорения объекта, который и так движется с высокой скоростью. Это...

0 0