Hogyan mérjük a fénysebesség

1676 dán csillagász Ole Roemer megtörtént az első durva becslés a fény sebességét. Roemer észre egy kis különbség időtartama napfogyatkozás a Jupiter holdjait, és arra a következtetésre jutott, hogy a mozgás a Föld vagy a Jupiter közeledő vagy távolodó meg, módosítsa a távolságot, amelyet el kellett telnie visszavert fény a műholdak.

Mint a fentiekből kiderül, a Fizeau kísérleti elrendezés állt egy fényforrást, egy féligáteresztő tükör, amely tükrözi, csak a fele a beeső fény, amely lehetővé teszi a többit át a forgó fogaskerék és a fix tükör. Amikor fény esik a félig áteresztő tükör, tükrözi a fogaskerék, amely különválasztja a fényt gerendák. Miután áthaladt a fókuszáló lencse rendszer, minden visszavert fénynyaláb a fix tükör és visszatértek a fogaskereket. A pontos mérés a forgási sebesség, amellyel a fogaskerék blokkolja a visszavert gerendák Fizeau képes kiszámítani a fény sebességét. Kollégája Zhan Fuko évvel később tökéletesítette ezt a módszert, és van, hogy a fény sebessége 297878 kilométer másodpercenként. Ez az érték nem nagyon különbözik a modern értéke 299 792 kilométer másodpercenként, ami szorzata a hullámhossz és a frekvencia a lézersugarat.

Fizeau kísérlet

Mint a fentiekből kiderül, a fény megy előre, és jön vissza keresztül ugyanazt a szakadék a fogai a kerék abban az esetben, amikor lassan forgattunk (alsó ábra). Ha a kerék forog gyors (felső ábra), a szomszédos fogak blokkolja a visszatérő fény.

találatok Fizeau

Azáltal, hogy a tükör a parttól 8.64 km-re a fogaskerék Fizeau megállapította, hogy a fogaskerék forgási sebesség szükséges visszatérő a blokkoló egy fénysugár 12,6 fordulat másodpercenként. Ismerve ezeket a számokat, valamint a megtett távolságot a fény, és a távolság csak egy fogaskerék, hogy blokkolja a fénysugár (egyenlő a rés szélességét fogai között a kerék), a számítások szerint a kívánt fénysugár 0,000055 másodperc, hogy csak a távolság a fogaskerék a tükör és vissza. Elosztjuk ezúttal a teljes távolság 17.28 megtett fény, Fizeau talpra sebesség értéke 312.873 kilométer másodpercenként.

kísérlet Foucault

1850-ben, a francia fizikus Zhan Fuko Fizeau tökéletesítette a technikát helyett a fogaskerék egy forgó tükör. Fény a forrás és a megfigyelő elérését csak abban az esetben, ha a tükör teszi a teljes fordulata 360 ° közötti időintervallum a közigazgatás és a visszatérő fénysugár. Ezzel a módszerrel, Foucault kapott a fénysebesség értéke 297 878 ​​kilométer másodpercenként.

Az utolsó akkord a mérési fény sebességét.

A találmány a lézerek lehetővé tette fizikusok mérni a fény sebességét sokkal nagyobb pontossággal, mint valaha. 1972-ben, a tudósok a National Institute of Standards and Technology gondosan mért hullámhossz és a frekvencia a lézersugár és rögzíteni a fény sebessége, a termék e két változó az értéke 299.792.458 méter másodpercenként (186.282 mérföld per másodperc). Ennek egyik következménye az új dimenzió volt a döntés az Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia elfogadni, mint egy hagyományos mérővel (3,3 láb) távolság, amelyet a fény tesz meg 1/299792458 másodperc. Így / a fény sebessége, a legfontosabb alapvető állandó fizika, most számítva nagyon magas megbízhatóság és a referencia-mérő lehet meghatározni sokkal pontosabban, mint valaha.