昨年の春、世界中の科学雑誌や一般科学雑誌がセンセーショナルなニュースを報じました。 アメリカの物理学者はユニークな実験を行い、光の速度を秒速 17 メートルまで下げることに成功しました。
光が毎秒約 30 万キロという途方もない速度で伝わることは誰もが知っています。 真空中での値の正確な値 = 299792458 m/s は、基本的な物理定数です。 相対性理論によれば、これは可能な最大信号伝送速度です。
透明な媒体では、光はよりゆっくりと進みます。 その速度 v は媒体の屈折率 n に依存します: v = c/n。 空気の屈折率は1.0003、水の屈折率は1.33、さまざまな種類のガラスの屈折率は1.5から1.8です。 ダイヤモンドは、最も高い屈折率値の 1 つである 2.42 を持っています。 したがって、通常の物質の光速度は 2.5 倍しか低下しません。
1999年初頭、ハーバード大学ローランド科学研究所（米国マサチューセッツ州）とスタンフォード大学（カリフォルニア州）の物理学者グループは、レーザーパルスを媒体に通過させる、いわゆる自己誘起透明度という巨視的な量子効果を研究した。通常は不透明です。 この媒体は、ボース・アインシュタイン凝縮と呼ばれる特殊な状態にあるナトリウム原子でした。 レーザーパルスを照射すると、パルスの群速度が真空中の速度と比較して2,000万分の1に低下する光学特性を獲得します。 実験者たちは光の速度を 17 m/s まで上げることに成功しました。
このユニークな実験の本質を説明する前に、いくつかの物理概念の意味を思い出してみましょう。
グループのスピード。 光が媒質中を伝播するとき、位相と群という 2 つの速度が区別されます。 位相速度 vf は、理想的な単色波 (厳密に 1 つの周波数の無限正弦波) の位相の動きを特徴づけ、光の伝播方向を決定します。 媒質内の位相速度は位相の屈折率に対応します。これは、さまざまな物質についてその値が測定されるものと同じです。 位相の屈折率、したがって位相速度は波長に依存します。 この依存性は分散と呼ばれます。 特に、プリズムを通過する白色光がスペクトルに分解されます。
しかし、実際の光波は、特定のスペクトル間隔にグループ化された、異なる周波数の一連の波で構成されています。 このような集合は、波のグループ、波束、または光パルスと呼ばれます。 これらの波は、分散により異なる位相速度で媒質中を伝播します。 この場合、衝撃は引き伸ばされ、その形状が変化します。 したがって、波の集団である衝撃の動きを全体として記述するために、群速度の概念が導入されます。 これは、個々の成分の位相速度の差が小さい、狭いスペクトルと分散の弱い媒質の場合にのみ意味を持ちます。 状況をよりよく理解するために、明確なたとえを示すことができます。
赤、オレンジ、黄色など、スペクトルの色に応じて異なる色のジャージを着た7人の選手がスタートラインに並んだとしましょう。スタートピストルの合図で一斉に走り始めますが、「赤」 「オレンジ」のアスリートは「オレンジ」のアスリートよりも速く、「オレンジ」のアスリートは「黄色」のアスリートよりも速く、などのように、それらはチェーンに伸び、その長さは継続的に増加します。 ここで、個々のランナーを区別できないほどの高さから上から眺めていると想像してください。ただ斑点が見えるだけです。 このスポット全体の移動速度について話すことはできますか? 可能ですが、それは、異なる色のランナーの速度の差が小さい場合に限り、あまりぼやけていない場合に限られます。 そうしないと、スポットがルートの全長に伸びてしまい、その速度の問題が意味を失ってしまいます。 これは、強い分散、つまり速度の大きな広がりに対応します。 ランナーが色合いだけが異なる（たとえば、濃い赤から明るい赤まで）ほぼ同じ色のジャージを着ている場合、これは狭いスペクトルの場合と一致します。 その場合、ランナーの速度はそれほど変わりません。グループは移動中に非常にコンパクトなままとなり、グループ速度と呼ばれる非常に明確な速度の値によって特徴付けることができます。
ボーズ・アインシュタイン統計。 これは、いわゆる量子統計のタイプの 1 つで、量子力学の法則に従う非常に多数の粒子を含むシステムの状態を説明する理論です。
すべての粒子 (原子に含まれる粒子と自由粒子の両方) は 2 つのクラスに分類されます。 そのうちの 1 つについては、パウリの排除原理が有効であり、これによれば、各エネルギー レベルに複数の粒子が存在することはできません。 このクラスの粒子はフェルミ粒子 (電子、陽子、中性子です。同じクラスには奇数のフェルミ粒子からなる粒子も含まれます) と呼ばれ、その分布の法則はフェルミ-ディラック統計と呼ばれます。 別のクラスの粒子はボソンと呼ばれ、パウリの原理に従いません。つまり、1 つのエネルギー レベルに無限の数のボソンが蓄積できるということです。 今回はボーズ・アインシュタイン統計について話します。 ボソンには、光子、いくつかの短命の素粒子 (パイ中間子など)、および偶数のフェルミ粒子からなる原子が含まれます。 非常に低い温度では、ボソンは最も低い（基本的な）エネルギーレベルで集まります。 そのときボース・アインシュタイン凝縮が起こると言われています。 凝縮原子は個々の特性を失い、数百万個の原子が 1 つとして動作し始め、それらの波動関数が融合し、それらの動作が 1 つの方程式で記述されます。 これにより、凝縮体の原子は、レーザー放射の光子のように、コヒーレントになったと言えます。 アメリカ国立標準技術研究所の研究者は、ボース アインシュタイン凝縮体のこの特性を利用して、「原子レーザー」を作成しました (Science and Life No. 10、1997 を参照)。
自ら誘発する透明性。 これは、非線形光学、つまり強力な光場の光学の効果の 1 つです。 それは、非常に短く強力な光パルスが、連続放射線または長いパルスを吸収する媒体を減衰することなく通過するという事実にあります。つまり、不透明な媒体はそれに対して透明になります。 自己誘起透明度は、パルス幅が 10-7 ～ 10-8 秒程度の希薄ガスや凝縮媒体では 10-11 秒未満で観察されます。 この場合、パルスの遅延が発生し、群速度が大幅に低下します。 この効果は、1967 年にマッコールとカーンによって温度 4 K のルビーで初めて実証されました。 1970 年には、真空中の光の速度よりも 3 桁 (1000 倍) 小さいパルス速度に相当する遅延がルビジウムで得られました。蒸気。
さて、1999 年のユニークな実験に目を向けましょう。 この研究は、Len Westergaard Howe、Zachary Dutton、Cyrus Berusi (ローランド研究所)、および Steve Harris (スタンフォード大学) によって実施されました。 彼らは、磁気的に保持された高密度のナトリウム原子の雲を、最低のエネルギーレベルである基底状態に戻るまで冷却した。 この場合、磁気双極子モーメントが磁場の方向と逆を向いた原子のみが分離されました。 研究者らはその後、雲を435 nK（ナノケルビン、または0.000000435 K、ほぼ絶対零度）未満まで冷却した。
この後、凝縮物は、その弱い励起エネルギーに対応する周波数を持つ直線偏光レーザー光の「結合ビーム」で照射されました。 原子はより高いエネルギー準位に移動し、光の吸収を停止しました。 その結果、凝縮物は次のレーザー照射に対して透明になりました。 そしてここで非常に奇妙で珍しい効果が現れました。 測定の結果、特定の条件下では、ボース・アインシュタイン凝縮体を通過するパルスには、光の減速に相当する遅延が 7 桁以上 (2,000 万倍) 発生することが示されました。 光パルスの速度は17 m/sに遅くなり、その長さは数倍の43マイクロメートルに減少しました。
研究者らは、凝縮物のレーザー加熱を避けることで、光をさらに減速できる、おそらく秒速数センチメートルの速度まで減速できると考えている。
このような珍しい特性を備えたシステムにより、物質の量子光学特性を研究できるだけでなく、単一光子スイッチなどの将来の量子コンピューター用のさまざまなデバイスを作成することが可能になります。
「光の速度」にジャンプする宇宙船をアーティストが表現したもの。 クレジット: NASA/グレン研究センター。
古代以来、哲学者や科学者は光を理解しようと努めてきました。 彼らは、その基本的な性質（つまり、それが粒子なのか波なのかなど）を決定しようとすることに加えて、それがどれだけ速く動くかについて有限の測定を行おうともしました。 17 世紀後半以来、科学者たちはまさにその研究を、精度を高めて続けてきました。
そうすることで、彼らは光の仕組みと、それが物理学、天文学、宇宙論においてどのように重要な役割を果たしているかについてより深く理解できるようになりました。 簡単に言えば、光は信じられないほどの速度で移動し、宇宙で最も速く移動する物体です。 その速度は一定の突破不可能な障壁であり、距離の尺度として使用されます。 しかし、どれくらいの速さで動いているのでしょうか？
光の速度(s):
光は時速 1,079,252,848.8 km (10 億 7,000 万) の一定の速度で移動します。 これは 299,792,458 m/s であることがわかります。 すべてを所定の位置に置きましょう。 光の速さで移動できれば、地球を 1 秒間に 7 周半周することができます。 一方、平均速度 800 km/h で飛行する人が地球を一周するには 50 時間以上かかります。
地球と太陽の間を光が進む距離を示す図。 クレジット: LucasVB/パブリック ドメイン。
これを天文学的な観点から見てみましょう。平均距離は 384,398.25 km です。 したがって、光はこの距離を約 1 秒で進みます。 一方、平均は 1 億 4,959 万 7,886 km です。これは、光がこの移動にかかる時間はわずか約 8 分であることを意味します。
それでは、なぜ光の速度が天文学的な距離を決定するために使用される尺度であるのか不思議ではありません。 などの星が 4.25 光年離れていると言うとき、時速 10 億 7,000 万 km の一定速度で移動すると、そこに到達するのに約 4 年 3 か月かかることになります。 しかし、私たちはどのようにしてこの非常に具体的な光の速度の値に到達したのでしょうか?
研究の歴史:
17 世紀まで、科学者たちは光が有限の速度、つまり瞬間的に伝わると確信していました。 古代ギリシャ人の時代から中世のイスラム神学者や現代の学者に至るまで、議論が行われてきました。 しかし、デンマークの天文学者オーレ・ローマー（1644-1710）の研究が登場するまで、そこで最初の定量的測定が行われました。
1676年、レーマーは、木星の最も内側の衛星イオの周期が、地球が木星に近づくときのほうが、遠ざかるときよりも短く見えることを観察した。 このことから、彼は、光は有限の速度で進み、地球の軌道の直径を横切るのに約 22 分かかると推定されると結論付けました。
1934年12月28日にカーネギー工科大学で行われた第11回ジョサイア・ウィラード・ギブズ講義でアルバート・アインシュタイン教授が、物質とエネルギーは異なる形をした同じものであるという理論を説明した。 クレジット: AP 写真
クリスティアン・ホイヘンスはこの推定値を使用し、地球の軌道の直径の推定値と組み合わせて、秒速 220,000 km という推定値を導き出しました。 アイザック・ニュートンも、1706 年の独創的な著作『光学』でローマーの計算について報告しました。 彼は、地球と太陽の間の距離を調整することにより、光が一方からもう一方に伝わるのに 7 ～ 8 分かかると計算しました。 どちらの場合も、比較的小さな誤差がありました。
その後、フランスの物理学者イッポリト・フィゾー (1819-1896) とレオン・フーコー (1819-1868) による測定によりこれらの数値が改良され、315,000 km/s という値が得られました。 そして 19 世紀後半までに、科学者たちは光と電磁気の関係に気づくようになりました。
これは、物理学者が電磁荷と静電荷を測定することによって達成されました。 その後、その数値が光の速度（フィゾーが測定したもの）に非常に近いことを発見しました。 ドイツの物理学者ヴィルヘルム・エドゥアルト・ウェーバーは、電磁波が空の空間を伝播することを示した自身の研究に基づいて、光は電磁波であると提唱しました。
次の大きな進歩は 20 世紀初頭に起こりました。 アルバート・アインシュタインは、「移動体の電気力学について」と題した論文の中で、一定の速度を持つ観測者によって測定される真空中の光の速度は、すべての慣性座標系で同じであり、物体の運動とは無関係であると述べています。ソースまたはオブザーバー。
水の入ったガラスを通して輝くレーザー光線は、水が空気からガラス、水、そして空気に戻るまでにどれだけの変化を受けるかを示します。 クレジット: ボブ・キング。
この声明とガリレオの相対性原理を基礎として使用して、アインシュタインは、真空中の光の速度 (c) が基本定数である特殊相対性理論を導き出しました。 これに先立って、科学者間の合意は、宇宙は「発光エーテル」で満たされており、それがその伝播の原因であるということでした。 移動する媒質中を移動する光は媒質の尾部をたどります。
これは、測定された光の速度が、媒体を通過する光の速度とその媒体の速度の単純な合計になることを意味します。 しかし、アインシュタインの理論は静止したエーテルの概念を無用にし、空間と時間の概念を変えました。
それは、光の速度はすべての慣性系で同じであるという考えを前進させただけでなく、物事が光の速度に近づくと大きな変化が起こることも示唆しました。 これらには、速度が低下しているように見える移動体の時空間フレームと、観察者の視点から測定した場合の運動の方向 (つまり、時間が光の速度に近づくにつれて速度が遅くなる相対論的な時間膨張) が含まれます。 。
彼の観察はまた、マクスウェルの力学法則による電気と磁気の方程式と一致し、他の科学者の無関係な議論を避けることで数学的計算を単純化し、光速度の直接観察と一致しています。
物質とエネルギーはどれくらい似ていますか?
20 世紀後半には、レーザー干渉計と共振空洞を使用した測定の精度がさらに高まり、光速度の推定値がさらに正確になりました。 1972 年までに、コロラド州ボルダーの米国標準局のグループがレーザー干渉法を使用して、現在受け入れられている値 299,792,458 m/s に到達しました。
現代の天体物理学における役割:
真空中の光の速度は光源の動きや観察者の慣性座標系に依存しないというアインシュタインの理論は、その後多くの実験によって常に確認されてきました。 また、すべての質量のない粒子と波 (光を含む) が真空中で移動できる速度の上限も設定します。
この結果の 1 つは、宇宙論では現在、空間と時間を時空として知られる単一の構造として捉えており、光の速度を使用して両方の値 (つまり、光年、光分、光秒) を決定できることです。 光の速度の測定も、宇宙の膨張の加速度を決定する重要な要素となる可能性があります。
1920 年代初頭、ルメートルとハッブルの観測により、科学者と天文学者は、宇宙がその起源の点から拡大していることに気づきました。 ハッブルはまた、銀河が遠くになればなるほど、その速度が速くなることにも気づきました。 現在ハッブル定数と呼ばれているのは宇宙が膨張する速度であり、メガパーセクあたり 68 km/s に相当します。
宇宙はどのくらいの速さで膨張しているのでしょうか?
理論として提示されたこの現象は、いくつかの銀河が実際に光速よりも速く移動している可能性があることを意味しており、それが私たちの宇宙での観察に制限を加える可能性があります。 本質的に、光の速度より速く移動する銀河は「宇宙事象の地平線」を横切り、そこでは私たちの目には見えなくなります。
さらに、1990 年代までに、遠方の銀河の赤方偏移の測定により、宇宙の膨張が過去数十億年にわたって加速していることが示されました。 これは、（光の速度に制限を設けたり相対性理論を破ることなく）物体が空間を通過するのではなく、目に見えない力が空間自体の膨張を引き起こすという「ダークエネルギー」理論につながりました。
特殊相対性理論および一般相対性理論とともに、真空中の光の速度に関する現代の値は、宇宙論、量子力学、および素粒子物理学の標準モデルから進化しました。 質量のない粒子が移動できる上限に関しては一定のままであり、質量のある粒子にとっては到達不可能な障壁のままです。
おそらく私たちはいつか光の速度を超える方法を見つけるでしょう。 これがどのようにして起こるのかについての実際的なアイデアはありませんが、テクノロジーの「スマートマネー」により、ワープバブル（別名アルクビエールワープドライブ）を作成するか、それをトンネルで通過する（別名アルクビエールワープドライブ）ことにより、時空の法則を回避できるようです。ワームホール）。
ワームホールとは何ですか?
それまでは、私たちはただ目に見える宇宙に満足し、従来の方法で到達できる部分を探求することに固執する必要があります。
読んだ記事のタイトル 「光の速度はどれくらいですか？」.
- 真空中での光の速度はどれくらいですか?
信じられている 光の速度は(最も正確な測定値) 299,792,458 m/s = 299,792.458 km/s。 1 つのプランク単位としてカウントされます。 多くの場合、これらの数値は (学校の物理の問題などで) 次のように四捨五入されます。 300,000,000m/s = 30万km/秒.
非常に興味深い記事 (より正確には、9 年生の物理の教科書の一章) は、デンマークの科学者がどのように行動したかを伝えています。 O. Rmer は 1676 年に初めておおよその光速度を測定しました。 そして、ここに別の記事があります。
- さまざまな透明媒体における光の伝播速度はどれくらいですか??
さまざまな透明な媒質中の光の速度は、常に真空中の光の速度より小さくなります。透明な媒質中の光の速度を求めるには、真空中の光の速度をこの媒質の屈折率で割ればよいからです。 。 真空の屈折率は 1 に等しい.
v (特定の媒体における光の速度) を取得するには、c (真空における光の速度) を n で割る必要があります。 したがって、透明な媒体中の光の伝播は次の式で決まります。
- 空気中の光の速度はどれくらいですか?
空気中の光の速度は、、真空中の光の速度はすでに計算されており、それを次のように割ります。 空気の屈折率、これは n として示されます。 そして、これと同じ係数は、波長、圧力、温度に依存します。 つまり、n が異なると、空気中の光の速度は異なりますが、真空中の光の速度よりも確実に遅くなります。
- ガラス中の光の速度はどれくらいですか?
ご存知のとおり、式はすべて同じで、n は 1.47 から 2.04 に等しくなります。 ガラスの屈折率が指定されていない場合は、平均値 (n = 1.75) を取得することもできます。
- 水中での光の速度はどれくらいですか?
水には屈折率がある(n) は 1.33 に等しい。 それから：
v = c: n = 299,792,458 m/s: 1.33,225,407,863 m/s - 水中の光の速度。
上記すべてに、光の速度がどのくらいかをより明確に理解したい場合は、月から地球までの光は 1.255 秒で距離を移動し、太陽光は一定の距離を移動することに注意してください。 1億5,000万km（！）を8分19秒で走ります。
光は光速で伝播するだけでなく、他の種類の電磁放射（（超長波からの）電波、赤外線、紫外線、テラヘルツ、X線放射、およびガンマ線）も伝播します。
ところで。 真空中の光の速度と別の媒体中の光の速度は大きく異なる場合があります。 たとえば、アメリカでは（残念ながらどこの研究室だったかは覚えていませんが）光をほぼ完全に停止するまで減速することができました。
しかし、光は 1/299792458 秒を超えて速度を上げることができません。なぜなら... 光は通常の電磁波（X線や熱、電波と同じ）で、波長と周波数が異なるだけです。現代の考え方では、それは層状時空の波であり、この波を量子化すると次のようになります。フォトン（光の量子）。 これは質量のない粒子であるため、光子が存在する時間はありません。 これは、（今日の観測者と比較して）数十億年前に誕生した光子には、まったく時間が経過していないことを意味します。 式 E = MC2 (質量はエネルギーに等しい) によれば、光速度は仮定として考えることができ、ゼロ以外の質量を持つ粒子 (電子など) をその速度まで加速すると、光が大きすぎると、無限量のエネルギーを注入する必要がありますが、これは物理的に不可能です。 このことから、質量のないファトンの速度は 1/299792458 秒 (光の速度) であり、私たちの目に見える宇宙の最大速度であることがわかります。
光の速度 優先 299,792,458 m/s に相当します。
現代の傾向は、基本的な物理定数と非常に安定した自然プロセスに基づいて物理単位の標準を決定することです。 したがって、技術的に最大の安定性 (したがって精度) は周波数標準で正確に達成されるため、主な物理量は時間 (周波数によって定義されます) になります。 したがって、彼らは他の測定単位を周波数と基本定数に換算しようとします。 したがって、ダインの単位としてのメートルは、最も正確に記録された値としての周波数と、基本定数である光の速度によって定義されました。
注意: メーターの定義とメーターの標準は 2 つの異なるものです。 意味 1 メートルは、光が 1/299,792,458 秒間に伝わる距離です。 あ 参照メーターは技術的な装置であり、その設計は他のものに基づいて行うことができます。
より簡単に理解するために、光の速度は毎秒 300,000 km と考えることができます。 比較のために：地球の赤道の長さは40,000 kmです。つまり、2番目の光は、赤道に沿っていても地球の周りを7回以上飛ぶことができます。 これは非常に大きなスピードです。 人間が到達した最大速度は音速のわずか 2 ～ 3 倍、つまり時速約 3 ～ 4,000 キロメートル、または秒速約 1 km です。 これは人類の既存のテクノロジーと比較した光の速さです。
真空中の光の最も正確な速度は、基準メートルに基づいて 299,792,458 m/s、または 1,079,252,848.8 キロメートルで、1975 年に実施されました。
ウィキペディアによると、光の速度は
299,792,458 m/s は真空中の光の速度です。 問題を解決する際の便宜上、300,000,000 m/s という数字を使用します。真空中の光の速度は次の式で求められます。
あらゆる媒質における光の速度について話すと、
空気中の光の速度は真空中の光の速度とほぼ同じです。
しかし、水中では空気中よりも約 25% 少なくなります。
現在、コンピューターとインターネットが手元にあるので、光の速度が何であるかを調べることは問題ではありません。これはオープンな情報であり、その値は次のとおりであるためです。
毎秒 299,792,458 メートル。
このようなデータを知ると、当然少しショックを受けるかもしれません。なぜなら、これは確かにまだ同等の速度ではなく、それを超えることは不可能だからです。
これは興味深いデータを含む別の興味深いプレートです。
1975 年に、最大の発見がなされました。つまり、光の速度が測定されました。
より明確に理解するには、図面を見ることをお勧めします。
太陽光が地球に到達するまでには約8分19秒かかります。
下のビデオでは、人間の理解では光速がどれほど速く、再現が不可能であるかを想像するために、光速などの量をよりわかりやすい言語で説明しようとしました。
現在、光の速度は毎秒 2 億 9,979 万 2,458 メートルであると考えられています。
ただし、この値が科学的な正確さを必要としない場合、たとえば学校の問題では、この値を毎秒 300,000,000 メートル、またはよく言われるように 300,000 キロメートルに四捨五入するのが通例です。
以前、光速の概念が限界を超えるものを意味していたとすれば、現在では極超音速戦闘機がすでに製造されており、2030年までに運用が開始されるはずです。
光の速度は毎秒 299,792,458 メートル、または時速 1,079,252,848.8 キロメートルで、1676 年にデンマーク人の O. C. Rmer によって初めて測定されました。
基本的な物理定数、つまり真空中の光の速度は 299,792,458 m/s であり、光の速度のこの測定は 1975 年に行われました。 学校では、この値は通常 300,000,000 m/s と書かれ、問題を解くために使用されます。
古代でもこの値を解明しようとしましたが、多くの科学者は光の速度は一定であると信じていました。 そして 1676 年になって初めて、デンマークの天文学者オラフ・レーマーが初めて光の速度を測定し、彼の計算によれば、それは秒速 22 万キロメートルに相当しました。
光の速度はゼロだ！
さて、すべてのスペクトルの光は目に見えないという事実から始めましょう。
私たちには光が見えない！
私たちはこの光を反射できる物体だけを目にします。
例: 私たちは暗い空に星を見ます (これは重要です)。そして、たとえば、突然、私たちの目と星に向かう方向の間に雲が現れた場合、雲はこの目に見えない光を反射します。
これが最初です。
光は定在波です。
光はどこにも行きません。 光は、その光を反射する発光物体、たとえば聖火を持った聖火ランナーによって運ばれ、私たちはそれを聖火からの反射として見ており、それに対して反応が起こります。
懐中電灯は光源ではありません。
トーチは化学反応によりトーチ表面に現れた光のみを反射します。
フィラメントも同様です。
懐中電灯を取り、反射板を取り外します。暗い部屋では、電球が 1 つだけで (これは重要です)、かなり狭い空間のみが均等に点灯します。 そしてどれだけ待っても光はどこにも届かないのです。 光は永遠に、あるいはフィラメントが加熱されて光を反射（発光）できるようになるまで、同じ場所に留まります。 しかし、反射板を配置すると、光がビームに局所化され、発光出力を増加させることなくさらに透過できることがわかります。焦点を変更すると、出力を増加させることなく、光は透過します。さらに遠くまで到達しますが、限られたビーム内ではさらに局在化されます。
しかし、たとえ遠く離れていても、また光線の方向から離れていても、完全な暗闇の中にある私たちには依然として光の点が見えます。 私たちは目を閉じると何も見えませんが、目を開くとすぐに暗い背景に懐中電灯の明るい点が見えます。
光の速さについて話すことができますか?
光には速度がありません。 光は定在波です。 定在光波は、化学反応の力により、その体積は変化しないものの、その構成を変化させる能力を持っており、定在波は、定在波を反射する物体を照らした場合にのみ見ることができます。暗い背景に明るいスポットがあり、さらにそうではありません。
どのような環境で光の速度に興味があるのかが明記されていないため、詳細に回答する必要があります。 アナステイシャ・アナは真空中の光の速度について正確に語った。 しかし、さまざまな媒質中の光の速度は一定ではなく、必然的に真空中よりも遅くなります。 さらに、同じ媒体内でも波長が異なると光の速度も異なります。 そして、この光の性質は非常に広く使用されており、むしろ光学において考慮されています。 光学では、光学媒質の屈折率の概念が導入されました。 このパラメータは、特定の媒体における特定の波長の光の速度が、真空における光の速度の何倍小さいかを示します。 たとえば、光学ガラス LK8 では、波長 706.52 ナノメートルの赤色光の伝播速度は真空中の 1.46751 分の 1 です。 それらの。 LK8 ガラス内の赤色光の速度は約 299,792,458/1.46751 = 204286484 m/s で、波長 479.99 ナノメートルの青色光の速度は 203113916 m/s です。 光速度が大幅に遅い光メディアがあります。 一部の波長のレーザー結晶では、屈折率が 2.8 に近くなります。 したがって、これらの結晶内の光の速度は、真空内の光の速度のほぼ 3 倍遅いことになります。
光の速度は、これまで知られている中で最も異常な測定量です。 光の伝播現象を最初に説明しようとしたのはアルバート・アインシュタインでした。 有名な公式を導き出したのは彼でした E = マック² 、 どこ E体の総エネルギーです、 メートル- 質量、および c— 真空中の光の速度。
この公式は 1905 年に雑誌 Annalen der Physik に初めて掲載されました。 同じ頃、アインシュタインは、絶対速度で動く物体に何が起こるかについての理論を提唱しました。 光の速度は一定であるという事実に基づいて、彼は空間と時間が変化するに違いないという結論に達しました。
したがって、光の速度では、物体は際限なく収縮し、その質量は際限なく増加し、時間は事実上停止します。
1977 年に光の速度を計算することができ、その数値は 299,792,458 ± 1.2 メートル/秒とされました。 より大まかな計算では、常に 300,000 km/s の値が想定されます。 他のすべての宇宙の次元はこの値に基づいています。 こうして「光年」と「パーセク」（3.26光年）という概念が誕生しました。
光の速度で移動することは不可能であり、ましてや光の速度を超えることは不可能です。 少なくとも人類の発達のこの段階では。 一方、SF作家たちは約100年間、小説のページ上でこの問題を解決しようと試みてきました。 おそらく SF はいつか現実になるでしょう。19 世紀にジュール・ヴェルヌはヘリコプター、飛行機、電気椅子の出現を予言していましたが、そのときそれは純粋な SF だったのです。
真空中の光の速度- 真空中の電磁波の伝播速度の絶対値。 物理学ではラテン文字で表されます。 c.
真空中の光の速度は基本定数であり、 慣性基準系の選択に依存しない.
定義上、まさにそのとおりです 299,792,458m/s（概算値30万km/s）.
特殊相対性理論によれば、 エネルギーと情報を伝達する物理的相互作用の伝播の最大速度.
光の速度はどのようにして決定されたのでしょうか?
光の速度が初めて決定されたのは、 1676 O.K.ローマー木星の衛星の食間の時間間隔の変化によって。
1728 年に J. ブラッドリーによって設置されました。、星の光の異常の観察に基づいています。
1849年 A.I.L.フィゾー光が正確に既知の距離 (基準) を移動するのにかかる時間によって光の速度を測定した最初の人でした。 空気の屈折率は 1 とほとんど変わらないため、地上での測定では c に非常に近い値が得られます。
フィゾーの実験では、光源 S からの光線が半透明の鏡 N で反射され、回転する歯付きディスク W によって周期的に遮られ、基部 MN (約 8 km) を通過し、鏡 M で反射されて、元の位置に戻ります。ディスク。 光が歯に当たったとき、光は観察者には届かず、歯の間の隙間に落ちた光は接眼レンズ E を通して観察できました。既知のディスクの回転速度に基づいて、光が到達するまでにかかった時間を計算します。基地を通過する移動距離が決定されました。 フィゾーは c = 313300 km/s という値を取得しました。
1862年 J.B.L.フーコーは、歯付きディスクの代わりに高速回転 (512 rps) ミラーを使用して、1838 年に D. Arago によって表現されたアイデアを実装しました。 鏡から反射した光線はベースに向けられ、戻ってくると再び同じ鏡に当たり、一定の小さな角度で回転する時間がありました。 わずか 20 メートルの基底で、フーコーは、その速度が 光は29800080±500km/sです。フィゾーとフーコーの実験のスキームと主なアイデアは、s の定義に関するその後の研究で繰り返し使用されました。
