Havada işığın yayılma sürəti. İşığın sürəti nədir

Keçən ilin yazında dünyanın elmi və populyar elmi jurnalları sensasiyalı xəbərlər dərc etmişdilər. Amerikalı fiziklər unikal təcrübə aparıblar: onlar işığın sürətini saniyədə 17 metrə endirməyə nail olublar.

Hamı bilir ki, işıq böyük sürətlə - saniyədə təxminən 300 min kilometr sürətlə yayılır. Vakuumda onun dəyərinin dəqiq qiyməti = 299792458 m/s əsas fiziki sabitdir. Nisbilik nəzəriyyəsinə görə, bu, maksimum mümkün siqnal ötürmə sürətidir.

İstənilən şəffaf mühitdə işıq daha yavaş yayılır. Onun v sürəti mühitin n qırılma əmsalından asılıdır: v = c/n. Havanın sınma əmsalı 1,0003, suyun 1,33, müxtəlif şüşə növlərinin 1,5-dən 1,8-ə qədərdir. Almaz ən yüksək refraktiv indeks dəyərlərindən birinə malikdir - 2.42. Beləliklə, adi maddələrdə işığın sürəti 2,5 dəfədən çox olmayacaq.

1999-cu ilin əvvəlində Harvard Universitetinin (Massaçusets, ABŞ) və Stenford Universitetinin (Kaliforniya) nəzdindəki Rowland Elmi Tədqiqatlar İnstitutundan bir qrup fizik, lazer impulslarını bir mühitdən keçirərək, makroskopik kvant effektini - sözdə özünə induksiya olunan şəffaflığı tədqiq etdilər. bu, adətən qeyri-şəffafdır. Bu mühit Bose-Einstein kondensatı adlanan xüsusi vəziyyətdə olan natrium atomları idi. Lazer impulsu ilə şüalandıqda, vakuumdakı sürətlə müqayisədə nəbzin qrup sürətini 20 milyon dəfə azaldan optik xüsusiyyətlər əldə edir. Təcrübəçilər işığın sürətini 17 m/s-ə çatdırmağı bacardılar!

Bu unikal təcrübənin mahiyyətini təsvir etməzdən əvvəl bəzi fiziki anlayışların mənasını xatırlayaq.

Qrup sürəti. İşıq bir mühitdə yayıldıqda iki sürət fərqlənir: faza və qrup. Faza sürəti vf ideal monoxromatik dalğanın - ciddi bir tezlikli sonsuz sinus dalğasının fazasının hərəkətini xarakterizə edir və işığın yayılma istiqamətini müəyyən edir. Mühitdəki faza sürəti faza sınma indeksinə uyğundur - dəyərləri müxtəlif maddələr üçün ölçülən eynidir. Fazanın sınma indeksi və buna görə də faza sürəti dalğa uzunluğundan asılıdır. Bu asılılıq dispersiya adlanır; xüsusilə prizmadan keçən ağ işığın spektrə parçalanmasına gətirib çıxarır.

Lakin həqiqi işıq dalğası müəyyən spektral intervalda qruplaşdırılmış müxtəlif tezlikli dalğalar toplusundan ibarətdir. Belə dəst dalğalar qrupu, dalğa paketi və ya işıq impulsu adlanır. Bu dalğalar dispersiyaya görə mühitdə müxtəlif faza sürətlərində yayılır. Bu zaman impuls uzanır və onun forması dəyişir. Buna görə də, bir impulsun, bir qrup dalğanın hərəkətini bütövlükdə təsvir etmək üçün qrup sürəti anlayışı təqdim olunur. Yalnız dar spektrdə və zəif dispersiyaya malik mühitdə, ayrı-ayrı komponentlərin faza sürətlərindəki fərq kiçik olduqda məna kəsb edir. Vəziyyəti daha yaxşı başa düşmək üçün aydın bir bənzətmə verə bilərik.

Təsəvvür edək ki, yeddi idmançı spektrin rənglərinə uyğun olaraq müxtəlif rəngli maykalar geyinərək start xəttinə düzülüb: qırmızı, narıncı, sarı və s. Start tapançasının siqnalı ilə onlar eyni vaxtda qaçmağa başlayırlar, lakin “qırmızı ” atlet “narıncı”dan daha sürətli qaçır, “narıncı” “sarı” dan daha sürətlidir və s. İndi təsəvvür edin ki, biz onlara elə bir hündürlükdən baxırıq ki, ayrı-ayrı qaçışçıları ayırd edə bilmirik, sadəcə rəngarəng bir ləkə görürük. Bütövlükdə bu ləkənin hərəkət sürətindən danışmaq olarmı? Mümkündür, ancaq çox bulanıq olmadıqda, müxtəlif rəngli qaçışçıların sürətindəki fərq kiçik olduqda. Əks təqdirdə, ləkə marşrutun bütün uzunluğuna uzana bilər və onun sürəti ilə bağlı sual mənasını itirəcəkdir. Bu, güclü dispersiyaya uyğun gəlir - sürətlərin böyük yayılması. Qaçışçılar demək olar ki, eyni rəngli trikotajlar geyinirlərsə, yalnız çalarları ilə fərqlənirlər (məsələn, tünd qırmızıdan açıq qırmızıya qədər), bu dar spektrli vəziyyətə uyğun olur. Sonra qaçanların sürətləri çox fərqlənməyəcək, qrup hərəkət edərkən kifayət qədər yığcam qalacaq və qrup sürəti adlanan çox müəyyən bir sürət dəyəri ilə xarakterizə edilə bilər;

Bose-Einstein statistikası. Bu, kvant statistikası adlanan növlərdən biridir - kvant mexanikasının qanunlarına tabe olan çox sayda hissəcikləri ehtiva edən sistemlərin vəziyyətini təsvir edən bir nəzəriyyə.

Bütün hissəciklər - həm atomun tərkibində olanlar, həm də sərbəst olanlar - iki sinfə bölünür. Onlardan biri üçün Pauli istisna prinsipi etibarlıdır, ona görə hər enerji səviyyəsində birdən çox hissəcik ola bilməz. Bu sinfə aid hissəciklər fermionlar adlanır (bunlar elektronlar, protonlar və neytronlardır; eyni sinfə tək sayda fermionlardan ibarət hissəciklər daxildir), onların paylanma qanunu isə Fermi-Dirak statistikası adlanır. Başqa bir sinifin hissəcikləri bozon adlanır və Pauli prinsipinə tabe olmur: bir enerji səviyyəsində qeyri-məhdud sayda bozon toplana bilər. Bu halda Bose-Einstein statistikasından danışırıq. Bozonlara fotonlar, bəzi qısamüddətli elementar hissəciklər (məsələn, pi-mezonlar), həmçinin cüt sayda fermiyonlardan ibarət atomlar daxildir. Çox aşağı temperaturda bozonlar ən aşağı - əsas enerji səviyyəsində toplanır; sonra deyirlər ki, Bose-Einstein kondensasiyası baş verir. Kondensat atomları fərdi xüsusiyyətlərini itirir və onlardan bir neçə milyonu bir kimi davranmağa başlayır, dalğa funksiyaları birləşir və davranışları tək bir tənliklə təsvir olunur. Bu, kondensatın atomlarının lazer şüalanmasındakı fotonlar kimi koherentləşdiyini söyləməyə imkan verir. Amerika Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutunun tədqiqatçıları Bose-Einstein kondensatının bu xüsusiyyətindən “atom lazeri” yaratmaq üçün istifadə etdilər (bax: Elm və Həyat № 10, 1997).

Öz-özünə səbəb olan şəffaflıq. Bu, qeyri-xətti optikanın təsirlərindən biridir - güclü işıq sahələrinin optikası. Bu, çox qısa və güclü işıq impulsunun davamlı radiasiya və ya uzun impulsları udan bir mühitdən zəifləmədən keçməsindən ibarətdir: qeyri-şəffaf bir mühit onun üçün şəffaf olur. Özünü induksiya edən şəffaflıq, nəbz müddəti 10-7 - 10-8 s və kondensasiya olunmuş mühitlərdə - 10-11 s-dən az olan nadirləşdirilmiş qazlarda müşahidə olunur. Bu vəziyyətdə nəbzin gecikməsi baş verir - onun qrup sürəti çox azalır. Bu effekti ilk dəfə 1967-ci ildə MakKall və Xan tərəfindən 4 K temperaturda yaqut üzərində nümayiş etdirilmişdir. 1970-ci ildə rubidiumda vakuumda işığın sürətindən üç böyüklükdə (1000 dəfə) nəbz sürətlərinə uyğun gecikmələr əldə edilmişdir. buxar.

İndi 1999-cu ilin unikal eksperimentinə keçək. Bu, Len Westergaard Howe, Zachary Dutton, Cyrus Berusi (Rowland İnstitutu) və Steve Harris (Stenford Universiteti) tərəfindən həyata keçirilmişdir. Onlar ən aşağı enerji səviyyəsi olan əsas vəziyyətə qayıdana qədər sıx, maqnitlə tutulan natrium atomları buludunu soyudular. Bu halda, yalnız maqnit dipol momenti maqnit sahəsinin istiqamətinin əksinə yönəlmiş atomlar təcrid edilmişdir. Daha sonra tədqiqatçılar buludu 435 nK-dan (nanokelvin və ya 0,000000435 K, demək olar ki, mütləq sıfır) aşağı səviyyəyə qədər soyudublar.

Bundan sonra, kondensat zəif həyəcan enerjisinə uyğun bir tezlik ilə xətti qütbləşmiş lazer işığının "birləşmə şüası" ilə işıqlandırıldı. Atomlar daha yüksək enerji səviyyəsinə keçdi və işığı udmağı dayandırdı. Nəticədə, kondensat aşağıdakı lazer şüalanması üçün şəffaf oldu. Və burada çox qəribə və qeyri-adi effektlər meydana çıxdı. Ölçmələr göstərdi ki, müəyyən şərtlər altında Bose-Einstein kondensatından keçən bir nəbz işığın yeddi böyüklükdən çox yavaşlamasına uyğun bir gecikmə yaşayır - 20 milyon əmsal. İşıq impulsunun sürəti 17 m/s-ə qədər azalıb, uzunluğu isə bir neçə dəfə - 43 mikrometrə qədər azalıb.

Tədqiqatçılar hesab edirlər ki, kondensatın lazerlə qızdırılmasının qarşısını almaqla onlar işığı daha da ləngidə biləcəklər - ola bilsin ki, saniyədə bir neçə santimetr sürətlə.

Belə qeyri-adi xüsusiyyətlərə malik sistem maddənin kvant optik xassələrini öyrənməyə, həmçinin gələcəyin kvant kompüterləri üçün müxtəlif qurğular, məsələn, tək foton açarları yaratmağa imkan verəcək.

Rəssamın "işıq sürətinə" sıçrayış edən kosmik gəminin təsviri. Kredit: NASA/Glenn Araşdırma Mərkəzi.

Qədim dövrlərdən bəri filosoflar və elm adamları işığı dərk etməyə çalışırlar. Onun əsas xassələrini (yəni onun hissəcik və ya dalğa olub-olmadığını və s.) müəyyən etməyə çalışmaqdan əlavə, onun nə qədər sürətlə hərəkət etdiyinə dair sonlu ölçmələr aparmağa çalışdılar. 17-ci əsrin sonlarından bəri elm adamları məhz bunu və artan dəqiqliklə edirlər.

Bununla onlar işığın mexanikasını və onun fizika, astronomiya və kosmologiyada necə mühüm rol oynadığını daha yaxşı başa düşdülər. Sadəcə olaraq, işıq inanılmaz sürətlə yayılır və kainatda ən sürətli hərəkət edən obyektdir. Onun sürəti sabit və keçilməz bir maneədir və məsafə ölçüsü kimi istifadə olunur. Amma nə qədər sürətlə hərəkət edir?

İşıq sürəti (s):

İşıq 1,079,252,848,8 km/saat (1,07 milyard) sabit sürətlə hərəkət edir. Hansı ki, 299,792,458 m/s olur. Gəlin hər şeyi öz yerinə qoyaq. Əgər işıq sürəti ilə səyahət edə bilsəydiniz, Yer kürəsini saniyədə yeddi yarım dəfə dövrə vura bilərsiniz. Bu arada, orta hesabla 800 km/saat sürətlə uçan bir insanın planeti dövrə vurması üçün 50 saatdan çox vaxt lazımdır.

İşığın Yerlə Günəş arasında keçdiyi məsafəni göstərən illüstrasiya. Kredit: LucasVB/Public Domain.

Buna astronomik baxımdan baxaq, orta məsafədən 384 398,25 km-ə qədər. Buna görə də işıq bu məsafəni təxminən bir saniyəyə qət edir. Bu arada orta hesabla 149.597.886 km-dir, yəni işığın bu səyahətə çıxması cəmi 8 dəqiqə çəkir.

Nə üçün işığın sürətinin astronomik məsafələri təyin etmək üçün istifadə olunan metrik olması təəccüblü deyil. , kimi bir ulduzun 4,25 işıq ili uzaqda olduğunu dedikdə, 1,07 milyard km/saat sabit sürətlə səyahət etməyin oraya çatmasının təxminən 4 il 3 ay çəkəcəyini nəzərdə tuturuq. Bəs işıq sürəti üçün bu çox xüsusi dəyərə necə gəldik?

Təhsil tarixi:

17-ci əsrə qədər elm adamları işığın məhdud sürətlə və ya bir anda yayıldığına əmin idilər. Qədim yunanlar dövründən orta əsr İslam ilahiyyatçılarına və müasir alimlərə qədər mübahisələr olub. Lakin ilk kəmiyyət ölçmələrinin aparıldığı Danimarka astronomu Ole Roemerin (1644-1710) işi görünənə qədər.

1676-cı ildə Römer müşahidə etdi ki, Yupiterin ən daxili peyki İo-nun dövrləri Yer Yupiterə yaxınlaşanda onun uzaqlaşdığı vaxtdan daha qısa görünür. Bundan o, işığın məhdud sürətlə yayıldığı və Yerin orbitinin diametrini keçməsinin təxminən 22 dəqiqə çəkdiyi qənaətinə gəldi.

Professor Albert Eynşteyn 28 dekabr 1934-cü ildə Karnegi Texnologiya İnstitutunda 11-ci Josiah Willard Gibbs mühazirəsində maddə və enerjinin fərqli formalarda eyni şey olduğuna dair nəzəriyyəsini izah edir. Kredit: AP Foto.

Christiaan Huygens bu təxmindən istifadə etdi və onu Yerin orbitinin diametrinin təxmini ilə birləşdirərək 220.000 km/s-ə çatdı. İsaak Nyuton da 1706-cı ildə yazdığı "Optika" əsərində Römerin hesablamaları haqqında məlumat verdi. Yerlə Günəş arasındakı məsafəni tənzimləyərək, işığın birindən digərinə keçməsinin yeddi və ya səkkiz dəqiqə çəkəcəyini hesabladı. Hər iki halda nisbətən kiçik bir səhv var idi.

Daha sonra fransız fizikləri Hippolyte Fizeau (1819-1896) və Léon Foucault (1819-1868) tərəfindən ölçmələr bu rəqəmləri dəqiqləşdirərək 315.000 km/s dəyərə gətirib çıxardı. Və 19-cu əsrin ikinci yarısında elm adamları işıq və elektromaqnetizm arasındakı əlaqədən xəbərdar oldular.

Buna fiziklər elektromaqnit və elektrostatik yükləri ölçməklə nail olublar. Sonra kəşf etdilər ki, ədədi dəyər işıq sürətinə çox yaxındır (Fizeau tərəfindən ölçüldüyü kimi). Alman fiziki Vilhelm Eduard Veber elektromaqnit dalğalarının boş məkanda yayıldığını göstərən öz işinə əsaslanaraq işığın elektromaqnit dalğası olduğunu irəli sürdü.

Növbəti böyük sıçrayış 20-ci əsrin əvvəllərində baş verdi. Albert Eynşteyn “Hərəkət edən cisimlərin elektrodinamikasına dair” adlı məqaləsində qeyd edir ki, sabit sürətə malik müşahidəçi tərəfindən ölçülən vakuumda işığın sürəti bütün inertial istinad sistemlərində eynidir və cisimlərin hərəkətindən asılı deyildir. mənbə və ya müşahidəçi.

Bir stəkan suyun içindən parlayan lazer şüası onun havadan stəkana suya və yenidən havaya keçərkən nə qədər dəyişikliyə məruz qaldığını göstərir. Kredit: Bob King.

Eynşteyn bu ifadəni və Qalileyin nisbilik prinsipini əsas götürərək, vakuumda işığın sürətinin (c) əsas sabit olduğu xüsusi nisbilik nəzəriyyəsini çıxardı. Bundan əvvəl elm adamları arasında razılığa görə kosmos onun yayılmasına cavabdeh olan "parlaq efir" ilə doldurulur - yəni. Hərəkət edən bir mühitdə hərəkət edən işıq, mühitin quyruğunda iz qoyacaqdır.

Bu da öz növbəsində o deməkdir ki, işığın ölçülən sürəti onun bir mühitdən keçən sürətinin sadə cəmi və həmin mühitin sürəti olacaqdır. Lakin Eynşteynin nəzəriyyəsi stasionar efir anlayışını yararsız hala saldı və məkan və zaman anlayışını dəyişdirdi.

O, nəinki işığın sürətinin bütün ətalət sistemlərində eyni olması fikrini irəli sürdü, həm də şeylərin işıq sürətinə yaxın hərəkət etdiyi zaman böyük dəyişikliklərin baş verməsini təklif etdi. Bunlara hərəkət edən cismin yavaşladığı kimi görünən məkan-zaman çərçivəsi və ölçmə müşahidəçinin nöqteyi-nəzərindən aparıldıqda hərəkət istiqaməti (yəni, işıq sürətinə yaxınlaşdıqca vaxtın yavaşladığı relativistik vaxt genişlənməsi) daxildir. .

Onun müşahidələri həm də Maksvellin elektrik və maqnit tənlikləri ilə mexanika qanunları ilə uzlaşır, digər alimlərin bir-biri ilə əlaqəsi olmayan arqumentlərindən qaçaraq riyazi hesablamaları sadələşdirir və işıq sürətinin birbaşa müşahidəsinə uyğundur.

Maddə və enerji nə qədər oxşardır?

20-ci əsrin ikinci yarısında lazer interferometrlərindən və rezonans boşluqlarından istifadə edərək getdikcə daha dəqiq ölçmələr işığın sürətinin təxminlərini daha da təkmilləşdirdi. 1972-ci ilə qədər Kolorado ştatının Boulder şəhərindəki ABŞ Milli Standartlar Bürosunda bir qrup lazer interferometriyasından istifadə edərək, hazırda qəbul edilmiş 299.792.458 m/s dəyərə çatdı.

Müasir astrofizikada rolu:

Eynşteynin vakuumda işığın sürətinin mənbənin hərəkətindən və müşahidəçinin inertial istinad sistemindən asılı olmadığına dair nəzəriyyəsi o vaxtdan bəri bir çox təcrübələrlə dəyişməz olaraq təsdiqlənmişdir. O, həmçinin bütün kütləsiz hissəciklərin və dalğaların (işıq daxil olmaqla) vakuumda hərəkət edə biləcəyi sürətin yuxarı həddini təyin edir.

Bunun bir nəticəsi odur ki, kosmologiyalar indi məkanı və vaxtı fəza-zaman kimi tanınan vahid struktur kimi nəzərdən keçirir, burada işığın sürəti hər ikisinin dəyərini müəyyən etmək üçün istifadə edilə bilər (yəni işıq ili, işıq dəqiqələri və işıq saniyələri). İşıq sürətinin ölçülməsi də Kainatın genişlənməsinin sürətlənməsinin müəyyən edilməsində mühüm amil ola bilər.

1920-ci illərin əvvəllərində, Lemaitre və Hubble'ın müşahidələri ilə elm adamları və astronomlar Kainatın mənşəyindən etibarən genişləndiyini anladılar. Hubble həmçinin qeyd etdi ki, qalaktika nə qədər uzaqda olarsa, bir o qədər sürətlə hərəkət edir. İndi Hubble sabiti adlanan şey Kainatın genişlənmə sürətidir, meqaparsekdə 68 km/s-ə bərabərdir.

Kainat nə qədər sürətlə genişlənir?

Nəzəriyyə olaraq təqdim edilən bu fenomen o deməkdir ki, bəzi qalaktikalar əslində işıq sürətindən daha sürətli hərəkət edə bilər və bu, kainatımızda müşahidə etdiklərimizə məhdudiyyət qoya bilər. Əslində, işıq sürətindən daha sürətli hərəkət edən qalaktikalar artıq bizə görünmədikləri "kosmoloji hadisə üfüqünü" keçəcəklər.

Bundan əlavə, 1990-cı illərə qədər uzaq qalaktikaların qırmızı yerdəyişməsinin ölçülməsi göstərdi ki, son bir neçə milyard il ərzində Kainatın genişlənməsi sürətlənir. Bu, "Qaranlıq Enerji" nəzəriyyəsinə gətirib çıxardı ki, burada görünməz qüvvə kosmosun genişlənməsinə onun içindən hərəkət edən cisimlər deyil (işıq sürətinə məhdudiyyət qoymadan və ya nisbiliyi pozmadan) özünü idarə edir.

Xüsusi və ümumi nisbiliklə yanaşı, vakuumda işığın sürətinin müasir dəyəri kosmologiyadan, kvant mexanikasından və hissəciklər fizikasının Standart Modelindən inkişaf etmişdir. Kütləsiz hissəciklərin hərəkət edə biləcəyi yuxarı həddə gəldikdə sabit qalır və kütləsi olan hissəciklər üçün əlçatmaz bir maneə olaraq qalır.

Yəqin ki, nə vaxtsa işıq sürətini aşmağın bir yolunu tapacağıq. Bunun necə baş verə biləcəyi ilə bağlı praktiki fikirlərimiz olmasa da, görünür, texnologiyadakı "ağıllı pul" ya əyilmə qabarcıqları (aka. Alcubierre warp drive) yaratmaqla, ya da onun vasitəsilə tunel açmaqla (aka. qurd dəlikləri).

qurd dəlikləri nədir?

O vaxta qədər biz sadəcə olaraq gördüyümüz Kainatla kifayətlənməli və ənənəvi metodlardan istifadə etməklə əldə edilə bilən hissəni araşdırmaq məcburiyyətində qalacağıq.

Oxuduğunuz məqalənin adı "İşığın sürəti nədir?".

Yeri gəlmişkən. Vakuumda işığın sürəti ilə başqa bir mühitdə işığın sürəti kəskin şəkildə fərqlənə bilər. Məsələn, Amerikada (təəssüf ki, hansı laboratoriyada olduğunu xatırlamıram) onlar işığı demək olar ki, tamamilə dayana bildilər.

Lakin işıq sürəti 1/299792458 saniyədən çox inkişaf etdirə bilməz, çünki... işıq adi elektromaqnit dalğasıdır (x-şüaları və ya istilik və radio dalğaları kimi), yalnız dalğa uzunluğu və tezliyi fərqlənir, onda müasir baxışda təbəqələşmiş məkan-zamanın dalğasıdır və biz bu dalğanı kvantlaşdırdıqda alırıq. foton (işığın kvantı). Bu kütləsiz bir hissəcikdir, buna görə də foton üçün vaxt yoxdur. Bu o deməkdir ki, milyardlarla il əvvəl yaranmış bir foton üçün (indiki müşahidəçiyə nisbətən) heç vaxt keçməyib. E = MC2 (kütləsi enerjiyə bərabərdir) düsturuna əsasən işığın sürətini postulat hesab etmək olar, belə çıxır ki, kütləsi sıfır olmayan hissəciyi (məsələn, Elektron) sürətə qədər sürətləndirsəniz. işığın, sonra ona sonsuz miqdarda enerji vurulmalıdır ki, bu da fiziki cəhətdən mümkün deyil. Buradan belə nəticə çıxır ki, kütləsiz fatonun sürəti 1/299792458 saniyədir (işığın sürəti) bizim görünən kainatda maksimal sürətdir.

İşıq sürəti a-prior 299.792.458 m/s-ə bərabərdir.

Müasir tendensiya əsas fiziki sabitlərə və yüksək sabit təbii proseslərə əsaslanan fiziki vahidlərin standartlarını müəyyən etməkdir. Buna görə də, əsas fiziki kəmiyyət vaxtdır (tezliklə müəyyən edilir), çünki texniki cəhətdən maksimum sabitlik (və buna görə də dəqiqlik) tezlik standartında dəqiq şəkildə əldə edilir. Buna görə də, onlar digər ölçü vahidlərini tezlik və əsas sabitlərə endirməyə çalışırlar. Buna görə də sayğac dyne vahidi olaraq tezlik vasitəsilə, ən dəqiq qeydə alınan dəyər və əsas sabit - işıq sürəti kimi müəyyən edilmişdir.

Kiçik qeyd: sayğacın tərifi və sayğacın standartı iki fərqli şeydir. Tərif Metr işığın 1/299,792,458 saniyədə qət etdiyi məsafədir. A istinad sayğac, dizaynı başqa şeylərə əsaslana bilən texniki bir cihazdır.

Daha sadə başa düşmək üçün işığın sürətini saniyədə 300.000 km hesab etmək olar. Müqayisə üçün: Yerin ekvatorunun uzunluğu 40.000 km-dir, yəni ikinci işıqda yer kürəsinin ətrafında hətta ekvator boyu 7 dəfədən çox uça bilir. Bu, çox böyük sürətdir. İnsanlar səs sürətindən cəmi 2-3 dəfə maksimum sürətə, yəni saatda təxminən 3 - 4 min kilometr və ya saniyədə təxminən 1 km sürətə nail olublar. İşıq sürəti bəşəriyyətin mövcud texnologiyaları ilə müqayisə edilən budur.

Vakuumda işığın ən dəqiq sürəti 299.792.458 m/s və ya saatda 1.079.252.848,8 kilometrdir, bu, 1975-ci ildə həyata keçirilmişdir.

Vikipediyaya görə işığın sürəti belədir

299,792,458 m/s, işığın vakuumdakı sürətidir. Problemlərin həllində rahatlıq üçün 300.000.000 m/s rəqəmindən istifadə edin, vakuumda işığın sürəti düsturla müəyyən edilir:

Hər hansı bir mühitdə işığın sürətindən danışırıqsa, o zaman

İşığın havadakı sürəti demək olar ki, vakuumdakı işığın sürətinə bərabərdir.

Ancaq suda havadan təxminən 25% azdır.

İndi, əlimizdə kompüter və İnternet olan dövrümüzdə işıq sürətinin nə olduğunu tapmaq problem deyil, çünki bu açıq məlumatdır və bu dəyər aşağıdakı kimidir:

saniyədə 299 792 458 metr.

Bu cür məlumatları öyrəndikdən sonra açıq-aydın bir az şok ola bilərsiniz, çünki bu, həqiqətən də tayı-bərabəri olmayan nəhəng bir sürətdir və onu aşmaq mümkün deyil.

Maraqlı məlumatlar olan başqa bir maraqlı lövhə:

1975-ci ildə ən böyük kəşf edildi, yəni işığın sürəti ölçüldü, bu:

Daha aydın başa düşmək üçün rəsmə baxmağı təklif edirəm.

Günəş işığının Yerə çatması təxminən 8 dəqiqə 19 saniyə çəkir.

Aşağıdakı videoda işığın sürəti kimi kəmiyyətin insan anlayışında nə qədər sürətli olduğunu və çoxalma üçün əlçatmaz olduğunu təsəvvür etmək üçün daha əlçatan bir dildə izah etməyə çalışdıq.

Hazırda işığın sürətinin saniyədə 299.792.458 metr olduğu güman edilir.

Ancaq bu dəyərə elmi dəqiqliklə ehtiyacınız yoxdursa, məsələn, məktəb problemlərində, bu dəyəri saniyədə 300 000 000 metrə və ya daha tez-tez dedikləri kimi saniyədə 300 000 kilometrə yuvarlaqlaşdırmaq adətdir.

Əgər əvvəllər işıq sürəti anlayışı hüdudları aşan bir məna daşıyırdısa, indi artıq 2030-cu ilə qədər istifadəyə verilməli olan hipersəs qırıcıları tikilir.

İşıq sürəti saniyədə 299.792.458 metr və ya saatda 1.079.252.848,8 kilometrdir ki, bu da ilk dəfə 1676-cı ildə danimarkalı O. C. Rmer tərəfindən müəyyən edilmişdir.

- Vakuumda işığın sürəti nə qədərdir?
Buna inanılır işıq sürətidir(ən dəqiq ölçmə) 299,792,458 m/s = 299,792,458 km/s. Bir Plank vahidi kimi sayılır. Çox vaxt bu rəqəmlər yuvarlaqlaşdırılır (məsələn, məktəb fizikası problemlərində). 300.000.000 m/s = 300.000 km/s.
Danimarkalı alimin necə olduğunu izah edən çox maraqlı məqalə (daha doğrusu 9-cu sinif fizika dərsliyindən bir fəsil) O.Rmer ilk dəfə 1676-cı ildə işığın təxmini sürətini ölçdü. Və burada başqa bir məqalə var.
- Müxtəlif şəffaf mühitlərdə işığın yayılma sürəti nə qədərdir??
Müxtəlif şəffaf mühitlərdə işığın sürəti həmişə vakuumdakı işığın sürətindən azdır, çünki hər hansı şəffaf mühitdə işığın sürətini əldə etmək üçün biz vakuumda işığın sürətini bu mühitin sınma indeksinə bölürük. . Vakuumun sınma göstəricisi birliyə bərabərdir.

v (müəyyən mühitdə işığın sürəti) əldə etmək üçün c-ni (vakuumda işığın sürəti) n-ə bölmək lazımdır. Beləliklə, hər hansı şəffaf mühitdə işığın yayılması düsturla müəyyən edilir:
- İşığın havada sürəti nədir?
İşığın havadakı sürəti, biz artıq müəyyən etdik, vakuumda işığın sürətini böldük havanın sınma əmsalı n kimi işarələnmişdir. Və bu eyni əmsal dalğa uzunluğundan, təzyiqdən və temperaturdan asılıdır. Yəni, müxtəlif n üçün, işığın havadakı sürəti fərqli olacaq, lakin mütləq vakuumdakı işığın sürətindən az olacaq.
- Şüşədə işığın sürəti nə qədərdir?
Bütün eyni düstur, başa düşdüyünüz kimi və n 1.47-dən 2.04-ə bərabər olacaqdır. Şüşənin sınma əmsalı göstərilməyibsə, alternativ olaraq orta qiymət (n = 1,75) götürülə bilər.
- Suda işığın sürəti nə qədərdir?
Suyun sınma indeksi var(n) 1,33-ə bərabərdir. Sonra:
v = c: n = 299,792,458 m/s: 1,33,225,407,863 m/s - işığın suda sürəti.

Əsas fiziki sabit - işığın vakuumdakı sürəti 299.792.458 m/s-dir, işığın sürətinin bu ölçülməsi 1975-ci ildə edilmişdir. Məktəbdə bu dəyər adətən 300.000.000 m/s kimi yazılır və problemlərin həllində istifadə olunur.

Hətta qədim zamanlarda bu dəyəri anlamağa çalışdılar, lakin bir çox elm adamları işığın sürətinin sabit olduğuna inanırdılar. Və yalnız 1676-cı ildə Danimarka astronomu Olaf Roemer ilk dəfə işıq sürətini ölçdü və onun hesablamalarına görə, saniyədə 220 min kilometrə bərabər idi.

İşığın sürəti sıfırdır!

Yaxşı, ondan başlayaq ki, işığın bütün spektrlərində görünməzdir.

Biz işığı görmürük!

Biz ancaq bu işığı əks etdirə bilən cisimləri görürük.

Nümunə: Qaranlıq səmada bir ulduza baxırıq (bu vacibdir) və birdən, məsələn, gözümüzlə ulduza doğru istiqamət arasında bulud görünsə, o, bu görünməz işığı əks etdirəcəkdir.

Bu birincidir.

İşıq daimi dalğadır.

İşıq heç yerə getmir. İşığı bu işığı əks etdirən işıqlı bir obyekt, məsələn, məşəli olan məşəl aparır və biz bunu məşəldən əks olunan bir əks kimi görürük, hansı ki, reaksiyalar baş verir.

Məşəl işıq mənbəyi deyil!

Məşəl yalnız kimyəvi reaksiya nəticəsində məşəlin səthində görünən işığı əks etdirir.

Eyni şey filamentə də aiddir.

Bir fənər götürürük və ondan reflektoru çıxarırıq və qaranlıq bir otaqda yalnız bir ampul bərabər işıqlandıracaq (bu vacibdir), yalnız kifayət qədər kiçik bir yer. Və gözləməyə nə qədər vaxt sərf etsək də, işıq yenə də başqa yerə çatmayacaq. İşıq əbədi olaraq bir yerdə qalacaq və ya qızdırılan filament işığı əks etdirə bilənə qədər (parıltı) qalacaq! Ancaq bir reflektor yerləşdirsək, işığın bir şüaya çevrildiyini və işıq gücündə heç bir artım olmadan daha da nüfuz edə bildiyini görərik, əgər foku dəyişdirsək, gücdə heç bir artım olmadan, işıq nüfuz edəcəkdir daha da uzağa, lakin məhdud bir şüada daha da lokallaşdırılır.

Ancaq çox uzaqda və hətta şüa istiqamətindən uzaqda olsaq da, biz tam qaranlıqda olsaq da, yenə də bir işıq ləkəsi görəcəyik. Gözlərimizi bağlayırıq və heç nə görmürük və onları açırıq və dərhal qaranlıq fonda bir fənərdən parlaq bir nöqtə görürük.

Hansı işıq sürətindən danışa bilərik?

İşığın sürəti yoxdur. İşıq daimi dalğadır. Daimi işıq dalğası, kimyəvi reaksiyanın gücünə görə həcmi dəyişməz qaldığı halda, konfiqurasiyasını dəyişdirmək qabiliyyətinə malikdir və daimi dalğa yalnız dayanan dalğanı əks etdirən obyektləri işıqlandırarkən görünə bilər və biz onu bir işıq dalğası kimi görürük. qaranlıq fonda işıq nöqtəsi və üstəlik deyil.

Hansı mediada işıq sürəti ilə maraqlandığınızı dəqiqləşdirmədiyiniz üçün ətraflı cavab verməli olacaqsınız. Anasteisha Ana vakuumda işığın sürəti haqqında dəqiq danışdı. Lakin müxtəlif mühitlərdə işığın sürəti sabit deyil və mütləq vakuumdakından daha azdır. Üstəlik, eyni mühitdə müxtəlif dalğa uzunluqlu işığın sürəti fərqlidir. Və işığın bu xüsusiyyəti optikada çox geniş istifadə olunur, daha doğrusu, nəzərə alınır. Optikada optik mühitin sınma əmsalı anlayışı təqdim edilmişdir. Bu parametr müəyyən bir mühitdə müəyyən dalğa uzunluğunun işığının sürətinin vakuumdakı işığın sürətindən neçə dəfə az olduğunu göstərir. Məsələn, LK8 optik şüşəsində dalğa uzunluğu 706,52 nanometr olan qırmızı işığın yayılma sürəti vakuumdakından 1,46751 dəfə azdır. Bunlar. LK8 şüşəsindəki qırmızı işığın sürəti təxminən 299,792,458/1,46751 = 204286484 m/s, dalğa uzunluğu 479,99 nanometr olan mavi işığın sürəti isə 203113916 m/s-dir. İşıq sürətinin əhəmiyyətli dərəcədə aşağı olduğu optik media var. Bəzi dalğa uzunluqları üçün lazer kristallarında sındırma indeksi 2,8-ə yaxındır. Beləliklə, bu kristallarda işığın sürəti vakuumdakı işığın sürətindən demək olar ki, üç dəfə azdır.

İşıq sürəti bu günə qədər məlum olan ən qeyri-adi ölçü kəmiyyətidir. İşığın yayılması fenomenini izah etməyə çalışan ilk şəxs Albert Eynşteyn olmuşdur. Məhz o, məlum düsturla çıxış etdi E = mc² , Harada E bədənin ümumi enerjisidir, m- kütlə və c- vakuumda işığın sürəti.

Formula ilk dəfə 1905-ci ildə Annalen der Physik jurnalında dərc edilmişdir. Təxminən eyni zamanda Eynşteyn mütləq sürətlə hərəkət edən bir cismin nə olacağına dair bir nəzəriyyə irəli sürdü. O, işığın sürətinin sabit kəmiyyət olduğunu əsas götürərək belə qənaətə gəlib ki, məkan və zaman dəyişməlidir.

Beləliklə, işıq sürəti ilə cisim sonsuz şəkildə kiçiləcək, kütləsi sonsuz artacaq və zaman praktiki olaraq dayanacaq.

1977-ci ildə işığın sürətini hesablamaq mümkün oldu, bir rəqəm saniyədə 299,792,458 ± 1,2 metr idi. Daha kobud hesablamalar üçün həmişə 300.000 km/s dəyər qəbul edilir. Bütün digər kosmik ölçülər məhz bu dəyərə əsaslanır. Beləliklə, "işıq ili" və "parsek" (3,26 işıq ili) anlayışı yarandı.

İşıq sürəti ilə hərəkət etmək mümkün deyil, onu aşmaq daha azdır. Ən azından insan inkişafının bu mərhələsində. Digər tərəfdən, fantastika yazıçıları 100 ilə yaxındır ki, romanlarının səhifələrində bu problemi həll etməyə çalışırlar. Ola bilsin ki, bir gün elmi fantastika reallığa çevriləcək, çünki hələ 19-cu əsrdə Jül Vern helikopterin, təyyarənin və elektrik stulunun meydana çıxacağını proqnozlaşdırmışdı, sonra isə bu, sırf elmi fantastika idi!

Vakuumda işığın sürəti- elektromaqnit dalğalarının vakuumda yayılma sürətinin mütləq qiyməti. Fizikada latın hərfi ilə işarələnir c.
Vakuumda işığın sürəti əsas sabitdir, inertial istinad sisteminin seçimindən asılı olmayaraq.
Tərifinə görə, dəqiqdir 299,792,458 m/s (təxminən 300 min km/s).
Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinə görə, edir enerji və məlumat ötürən hər hansı fiziki qarşılıqlı əlaqənin yayılması üçün maksimum sürət.

İşığın sürəti necə təyin olundu?

İlk dəfə olaraq işığın sürəti müəyyən edilmişdir 1676 O. K. Roemer Yupiterin peyklərinin tutulmaları arasında vaxt intervallarının dəyişməsi ilə.

1728-ci ildə J. Bradley tərəfindən quraşdırılmışdır, ulduz işığı aberrasiyalarına dair müşahidələrinə əsaslanaraq.

1849-cu ildə A.I.L. Fizeau işığın dəqiq məlum məsafəni (əsas) qət etməsi üçün lazım olan vaxta görə işığın sürətini ilk dəfə ölçmüşdür; Havanın sınma əmsalı 1-dən çox az fərqləndiyinə görə, yerə əsaslanan ölçmələr c-yə çox yaxın bir dəyər verir.
Fizeau təcrübəsində şəffaf güzgü N ilə əks olunan S mənbəyindən gələn işıq şüası fırlanan dişli disk W tərəfindən vaxtaşırı kəsilib, MN əsasını (təxminən 8 km) keçib və M güzgüdən əks olunaraq yenidən işıq üzünə qayıdıb. disk. İşıq dişə dəyəndə müşahidəçiyə çatmırdı və dişlər arasındakı boşluğa düşən işığı E okulyar vasitəsilə müşahidə etmək olurdu. Diskin məlum fırlanma sürətlərinə əsasən işığın ona çatdığı vaxt bazadan keçdiyi təyin olundu. Fizeau c = 313300 km/s dəyərini əldə etdi.

1862-ci ildə J. B. L. Fuko 1838-ci ildə D. Araqonun ifadə etdiyi ideyanı dişli disk əvəzinə sürətlə fırlanan (512 rp/s) güzgüdən istifadə edərək həyata keçirdi. Güzgüdən əks olunan işıq şüası bazaya yönəldildi və geri qayıtdıqdan sonra müəyyən bir kiçik bucaqla fırlanmağa vaxtı olan eyni güzgüyə düşdü. Yalnız 20 m baza ilə, Foucault sürəti tapdı işıq 29800080 ± 500 km/s-dir. Fizeau və Fuko eksperimentlərinin sxemləri və əsas ideyaları s-in tərifinə dair sonrakı işlərdə dəfələrlə istifadə edilmişdir.