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 işığının 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 bir güzgü N ilə əks olunan S mənbəyindən gələn işıq şüası fırlanan dişli disk W tərəfindən vaxtaşırı kəsildi, MN əsasını (təxminən 8 km) keçdi və M güzgüdən əks olunduqda yenidən işıq üzünə qayıtdı. disk. İşıq dişə dəyəndə müşahidəçiyə çatmırdı və dişlər arasındakı boşluğa düşən işığı E okulyar vasitəsi ilə 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 r/s) güzgüdən istifadə edərək həyata keçirmişdir. Güzgüdən əks olunan işıq şüası bazaya yönəldildi və geri qayıtdıqdan sonra müəyyən bir kiçik açı ilə fırlanmağa vaxtı olan eyni güzgüyə düşdü. Yalnız 20 m bazası olan Foucault sürəti tapdı işıq 29800080 ± 500 km/s-ə bərabərdir. Fizeau və Fuko eksperimentlərinin sxemləri və əsas ideyaları s-in tərifinə dair sonrakı işlərdə dəfələrlə istifadə edilmişdir.

1676-cı ildə Danimarka astronomu Ole Römer işığın sürətinin ilk təxmini təxminini etdi. Roemer Yupiterin peyklərinin tutulma müddətində cüzi uyğunsuzluq müşahidə etdi və belə nəticəyə gəldi ki, Yerin Yupiterə yaxınlaşması və ya ondan uzaqlaşmasının hərəkəti aylardan əks olunan işığın qət etməli olduğu məsafəni dəyişdi.

Roemer bu uyğunsuzluğun böyüklüyünü ölçərək işığın sürətinin saniyədə 219.911 kilometr olduğunu hesabladı. 1849-cu ildə fransız fiziki Armand Fizeau daha sonra apardığı təcrübədə işığın sürətinin saniyədə 312.873 kilometr olduğunu tapdı.

Yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, Fizeau-nun eksperimental qurğusu işıq mənbəyindən, üzərinə düşən işığın yalnız yarısını əks etdirən, qalan hissəsinin fırlanan dişli çarxdan və sabit güzgüdən keçməsinə imkan verən şəffaf güzgüdən ibarət idi. Şəffaf güzgüyə işıq dəydikdə o, işığı şüalara ayıran dişli çarxda əks olundu. Fokuslama linzaları sistemindən keçdikdən sonra hər bir işıq şüası sabit güzgüdən əks olundu və dişli çarxına qayıtdı. Ötürücü çarxın əks olunan şüaları bağladığı sürətin dəqiq ölçülərini apararaq, Fizeau işığın sürətini hesablaya bildi. Onun həmkarı Jean Fucault bir il sonra bu üsulu təkmilləşdirdi və işığın sürətinin saniyədə 297 878 ​​kilometr olduğunu müəyyən etdi. Bu dəyər lazer şüalanmasının dalğa uzunluğunu və tezliyini vurmaqla hesablanan saniyədə 299 792 kilometr olan müasir qiymətdən çox az fərqlənir.

Fizeau təcrübəsi

Yuxarıdakı şəkillərdə göstərildiyi kimi, təkər yavaş-yavaş fırlandıqda işıq təkərin dişləri arasındakı eyni boşluqdan irəli gedir və geri qayıdır (aşağıdakı şəkil). Təkər sürətlə fırlanırsa (yuxarı şəkil), bitişik dişli dönən işığı bloklayır.

Fizeau nəticələri

Güzgünü dişlidən 8,64 kilometr aralıda yerləşdirərək, Fizeau müəyyən etdi ki, geri qayıdan işıq şüasının qarşısını almaq üçün lazım olan dişlinin fırlanma sürəti saniyədə 12,6 dövrədir. Bu rəqəmləri, eləcə də işığın qət etdiyi məsafəni və işıq şüasının qarşısını almaq üçün dişli çarxın qət etməli olduğu məsafəni (təkərin dişləri arasındakı boşluğun eninə bərabər) bilərək, işıq şüasının getdiyini hesabladı. Ötürücüdən güzgüyə və arxaya qədər məsafə qət etmək üçün 0,000055 saniyə. İşığın qət etdiyi cəmi 17,28 kilometr məsafəni bu vaxta bölərək, Fizeau sürəti üçün saniyədə 312873 kilometr qiymət aldı.

Fuko təcrübəsi

1850-ci ildə fransız fiziki Jan Fuko dişli çarxı fırlanan güzgü ilə əvəz edərək Fizeau texnikasını təkmilləşdirdi. Mənbədən gələn işıq müşahidəçiyə yalnız işıq şüasının getməsi və geri qayıtması arasındakı vaxt intervalında güzgü tam 360° fırlanmasını tamamladıqda çatır. Bu üsuldan istifadə edərək Fuko işıq sürəti üçün saniyədə 297878 kilometr dəyər əldə etdi.

İşıq sürətinin ölçülməsində son akkord.

Lazerlərin ixtirası fiziklərə işığın sürətini heç vaxt olmadığı qədər dəqiqliklə ölçməyə imkan verdi. 1972-ci ildə Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutunun alimləri lazer şüasının dalğa uzunluğunu və tezliyini diqqətlə ölçdülər və bu iki dəyişənin məhsulu olan işığın sürətini saniyədə 299,792,458 metr (saniyədə 186,282 mil) olaraq qeyd etdilər. Bu yeni ölçmənin nəticələrindən biri Çəkilər və Ölçülər üzrə Baş Konfransın işığın saniyənin 1/299.792.458-də keçdiyi məsafəni standart metr (3.3 fut) kimi qəbul etməsi qərarı oldu. Beləliklə / fizikada ən mühüm fundamental sabit olan işığın sürəti indi çox yüksək inamla hesablanır və istinad sayğacı əvvəlkindən daha dəqiq müəyyən edilə bilir.

Römerin işığın sürətini ölçməsi, 7 dekabr 1676-cı ildə kəşf edilmiş sübutdur ki, işığın sürəti sonludur, yəni işığın əvvəllər düşünüldüyü kimi sonsuz sürətlə yayılmaması. Gəlin görək Olaf Roemerdən əvvəl və sonra işıq sürətini necə ölçməyə çalışdılar.

İşıq sürəti (c) vakuumda ölçülmür. Standart vahidlərdə dəqiq sabit dəyərə malikdir. 1983-cü ildə qəbul edilmiş beynəlxalq müqaviləyə əsasən, sayğac işığın vakuumda 1/299.792.458 saniyə ərzində qət etdiyi məsafə kimi müəyyən edilir. İşıq sürəti tam olaraq 299792458 m/s-dir. Bir düym 2,54 santimetr olaraq təyin olunur. Buna görə də qeyri-metrik vahidlərdə işığın sürəti də dəqiq qiymətə malikdir. Bu tərif yalnız ona görə məna kəsb edir ki, vakuumda işığın sürəti sabitdir və bu fakt eksperimental olaraq təsdiqlənməlidir. Həmçinin su və hava kimi mühitlərdə işığın sürətini eksperimental olaraq müəyyən etmək lazımdır.

XVII əsrə qədər işığın dərhal yayıldığına inanılırdı. Bunu Ay tutulması zamanı müşahidələr də təsdiqləyib. Sonlu işıq sürətində Yerin Aya nisbətən mövqeyi ilə Yerin kölgəsinin Ayın səthindəki mövqeyi arasında gecikmə olmalıdır, lakin belə bir gecikmə tapılmamışdır. İndi bilirik ki, işığın sürəti gecikməni hiss etmək üçün çox sürətlidir.

İşığın sürəti qədim zamanlardan bəri fərziyyə və müzakirə olunurdu, lakin yalnız üç alim (hamısı fransızdır) yer üzündəki vasitələrdən istifadə edərək onu ölçə bildi. Bu çox köhnə və çox mürəkkəb problem idi.

Bununla belə, əvvəlki əsrlər ərzində filosoflar və elm adamları işığın xüsusiyyətləri haqqında kifayət qədər geniş məlumat anbarı toplayıblar. Eramızdan əvvəl 300 il, Evklidin öz həndəsəsini yaratdığı günlərdə yunan riyaziyyatçıları artıq işıq haqqında çox şey bilirdilər. İşığın düz bir xəttlə yayıldığı və müstəvi güzgüdən əks olunduqda şüanın düşmə bucağının əks olunma bucağına bərabər olduğu məlum idi. Qədim alimlər işığın sınması fenomenini yaxşı bilirdilər. Bu, bir mühitdən, məsələn, havadan, fərqli bir sıxlıqdakı bir mühitə, məsələn, suya keçən işığın sınmasıdır.

İsgəndəriyyəli astronom və riyaziyyatçı Klavdius Ptolemey ölçülmüş düşmə və sınma bucaqlarının cədvəllərini tərtib etdi, lakin işığın sınma qanununu yalnız 1621-ci ildə Leydendən olan holland riyaziyyatçısı Willebrord Snellius kəşf etdi və sinusların nisbətini kəşf etdi. düşmə bucağı və sınma bucağı müxtəlif sıxlıqlı hər hansı iki mühit üçün sabitdir.

Bir çox qədim filosoflar, o cümlədən böyük Aristotel və Roma dövlət xadimi Lusius Seneka göy qurşağının yaranmasının səbəbləri haqqında düşünürdülər. Aristotel hesab edirdi ki, rənglər işığın su damcıları ilə əks olunması nəticəsində yaranır; Seneka da təxminən eyni fikirdə idi, nəm hissəciklərindən ibarət buludların bir növ güzgü olduğuna inanırdı. Bu və ya digər şəkildə insan öz tarixi boyu işığın təbiətinə maraq göstərmişdir, bunu bizə gəlib çatan miflər, əfsanələr, fəlsəfi mübahisələr və elmi müşahidələr sübut edir.

Əksər qədim alimlər (Empedokldan başqa) kimi Aristotel də işığın sürətinin sonsuz olduğuna inanırdı. Əksini düşünsəydi, təəccüblü olardı. Axı belə böyük sürət o vaxtkı heç bir üsul və ya alətlə ölçülə bilməzdi. Lakin sonrakı dövrlərdə də alimlər bu barədə düşünməyə və mübahisə etməyə davam etdilər. Təxminən 900 il əvvəl ərəb alimi İbn Sina fərziyyəsini ifadə etdi ki, işığın sürəti çox yüksək olsa da, sonlu bir dəyər olmalıdır. Bu həm də onun müasirlərindən biri, alatoranlığın təbiətini ilk dəfə izah edən ərəb fiziki Alhazenin fikri idi. Nə birinin, nə də digərinin, təbii ki, öz fikirlərini eksperimental olaraq təsdiqləmək imkanı yox idi.

Galileonun təcrübəsi

Bu cür mübahisələr sonsuza qədər davam edə bilər. Problemi həll etmək üçün aydın, təkzibedilməz təcrübə lazım idi. Bu yola ilk qədəm qoyan dühasının çoxşaxəliliyi ilə diqqəti çəkən italyan Qalileo Qaliley oldu. O, bir-birindən bir neçə kilometr aralıda olan təpələrdə dayanan iki nəfərin panjurlarla təchiz olunmuş fənərlərdən istifadə edərək siqnal göndərməsini təklif etdi. Sonralar Florensiya Akademiyasının alimləri tərəfindən həyata keçirilən bu fikri o, “Mexanika və yerli hərəkətlə bağlı elmin iki yeni sahəsinə aid söhbətlər və riyazi sübutlar” (1638-ci ildə Leydendə nəşr olunub) əsərində ifadə etmişdir.

Qalileonun üç həmsöhbəti danışır. Birincisi Saqredo soruşur: “Bəs bu hərəkət hansı növ və hansı sürətdə olmalıdır? Bütün digər hərəkətlər kimi bunu ani və ya zamanla baş verən hesab etməliyik? Retroqrad Simplicio dərhal cavab verir: “Gündəlik təcrübə göstərir ki, xeyli müddətdən sonra qulağa çatan səsdən fərqli olaraq, atəş alovunun işığı heç vaxt itirmədən gözümüzə həkk olunur”. Saqredo buna əsaslı səbəblə etiraz edir: “Bu məşhur təcrübədən mən səsin qulağımıza işıqdan daha uzun fasilələrlə çatmasından başqa bir nəticə çıxara bilmərəm.”

Burada Salviati müdaxilə edir (Qalileonun fikrini ifadə edərək): “Bu və digər oxşar müşahidələrin kiçik sübutları məni işıqlandırmanın, yəni. İşığın yayılması həqiqətən anidir. Mənim hazırladığım təcrübə aşağıdakı kimidir. İki nəfərin hər birinin əlində fənər və ya buna bənzər bir şeylə əhatə olunmuş od tutur, onu yoldaşın gözü qarşısında əlin hərəkəti ilə açıb-bağlaya bilir; bir-biri ilə üzbəüz dayanaraq “bir neçə qulac məsafədə iştirakçılar yoldaşlarının tam gözü qarşısında elə bir şəkildə bağlanıb atəş açmağa başlayırlar ki, biri digərinin işığını görən kimi dərhal özününkini açır. Mən onu yalnız qısa bir məsafədə - bir mil az - istehsal edə bildim, buna görə də əks işığın görünməsinin həqiqətən qəfil baş verib-vermədiyinə əmin ola bilmədim. Amma birdən-birə baş vermirsə, o zaman, hər halda, həddindən artıq sürətlə”.

O zaman Qalileonun əlində olan vasitələr, təbii ki, bu məsələni belə asanlıqla həll etməyə imkan vermirdi və o, bundan tam xəbərdar idi. Müzakirə davam etdi. Kimyəvi elementin ilk düzgün tərifini verən məşhur irland alimi Robert Boyl işığın sürətinin sonlu olduğuna inanırdı, 17-ci əsrin başqa bir dahisi Robert Huk isə işığın sürətinin təcrübi olaraq müəyyən edilə bilməyəcək qədər sürətli olduğuna inanırdı. . Digər tərəfdən astronom Johannes Kepler və riyaziyyatçı Rene Dekart Aristotelin fikrini qəbul etdilər.

Römer və Yupiterin peyki

Bu divarın ilk yarılması 1676-cı ildə edilib. Bu, müəyyən dərəcədə təsadüfən baş verdi. Nəzəri problem, elm tarixində dəfələrlə baş verdiyi kimi, sırf praktiki tapşırığın icrası zamanı həll edildi. Ticarətin genişləndirilməsi ehtiyacları və naviqasiyanın artan əhəmiyyəti Fransa Elmlər Akademiyasını coğrafi xəritələri təkmilləşdirməyə başlamağa sövq etdi ki, bu da xüsusilə coğrafi uzunluğun müəyyənləşdirilməsi üçün daha etibarlı üsul tələb edirdi. Uzunluq kifayət qədər sadə bir şəkildə - yer kürəsinin iki fərqli nöqtəsində vaxt fərqi ilə müəyyən edilir, lakin o zaman onlar kifayət qədər dəqiq saatların necə qurulacağını hələ bilmirdilər. Alimlər Paris vaxtını və gəminin göyərtəsindəki vaxtı müəyyən etmək üçün hər gün eyni saatda müşahidə edilən bəzi səma hadisəsindən istifadə etməyi təklif ediblər. Bu fenomendən bir naviqator və ya coğrafiyaçı saatını qura və Paris vaxtını öyrənə bilərdi. Dənizin və ya qurunun istənilən yerindən görünən belə bir hadisə 1609-cu ildə Qaliley tərəfindən kəşf edilmiş Yupiterin dörd böyük peykindən birinin tutulmasıdır.

Bu məsələ ilə məşğul olan alimlər arasında dörd il əvvəl fransız astronomu Jan Pikar tərəfindən yeni Paris rəsədxanasında işləmək üçün dəvət edilmiş gənc danimarkalı astronom Ole Römer də var idi.

O dövrün digər astronomları kimi, Römer də bilirdi ki, Yupiterin ən yaxın ayının iki tutulması arasındakı müddət il boyu dəyişir; eyni nöqtədən altı ayla ayrılmış müşahidələr maksimum 1320 saniyə fərq verir. Bu 1320 saniyə astronomlar üçün sirr idi və heç kim onlar üçün qaneedici izahat tapa bilmədi. Peykin orbital dövrü ilə Yupiterə nisbətən Yerin orbitdəki mövqeyi arasında bir növ əlaqə var idi. Beləliklə, Roemer, bütün bu müşahidələri və hesablamaları hərtərəfli yoxlayaraq, gözlənilmədən tapmacanı həll etdi.

Roemer fərz edirdi ki, 1320 saniyə (və ya 22 dəqiqə) Yerin öz orbitində Yupiterə ən yaxın yerindən Yerin altı aydan sonra sona çatdığı Yupiterdən ən uzaq mövqeyə keçmək üçün işığın sərf etdiyi vaxtdır. Başqa sözlə, Yupiterin peykindən əks olunan işığın qət etdiyi əlavə məsafə Yerin orbitinin diametrinə bərabərdir (şək. 1).

düyü. 1. Römerin əsaslandırma sxemi.
Yupiterə ən yaxın olan peykin orbital dövrü təqribən 42,5 saatdır. Buna görə də, peyk hər 42,5 saatdan bir Yupiter tərəfindən gizlənməli (və ya tutulma zolağından çıxmalı). Lakin altı ay ərzində, Yer Yupiterdən uzaqlaşdıqda, hər dəfə gözlənilən tarixlərlə müqayisədə daha çox gecikmə ilə tutulmalar müşahidə edildi. Römer belə bir nəticəyə gəldi ki, işıq ani yayılmır, məhdud sürətə malikdir; buna görə də Günəş ətrafında öz orbitində hərəkət etdikcə və Yupiterdən uzaqlaşdıqca Yerə çatmaq üçün getdikcə daha çox vaxt lazımdır.

Römerin dövründə Yerin orbitinin diametrinin təxminən 182.000.000 mil (292.000.000 km) olduğu düşünülürdü. Bu məsafəni 1320 saniyəyə bölən Römer işığın sürətinin saniyədə 138.000 mil (222.000 km) olduğunu müəyyən etdi.

İlk baxışdan elə görünə bilər ki, belə bir xəta ilə ədədi nəticə əldə etmək (demək olar ki, saniyədə 80.000 km) böyük nailiyyət deyil. Ancaq Roemerin nəyə nail olduğunu düşünün. Bəşər tarixində ilk dəfə olaraq sonsuz sürətli hesab edilən hərəkətin bilik və ölçü üçün əlçatan olduğu sübut edilmişdir.

Üstəlik, ilk cəhddə Roemer düzgün sıranın dəyərini əldə etdi. Nəzərə alsaq ki, elm adamları hələ də Yer orbitinin diametrini və Yupiterin peyklərinin tutulma vaxtını dəqiqləşdirmək üzərində işləyirlər, onda Römerin səhvi təəccüblü olmayacaq. İndi biz bilirik ki, peyk tutulmasının maksimal gecikməsi Römerin düşündüyü kimi 22 dəqiqə deyil, təxminən 16 dəqiqə 36 saniyədir və Yerin orbitinin diametri təqribən 292.000.000 km deyil, 300.000.000 km-dir. Römerin hesablamalarına bu düzəlişlər edilsə, işığın sürətinin saniyədə 300.000 km olduğu və bu nəticənin dövrümüzün alimlərinin əldə etdiyi ən dəqiq rəqəmə yaxın olduğu ortaya çıxır.

Yaxşı bir fərziyyə üçün əsas tələb ondan ibarətdir ki, düzgün proqnozlar vermək üçün istifadə oluna bilsin. Römer işıq sürəti ilə bağlı apardığı hesablamalara əsaslanaraq, müəyyən tutulmaları bir neçə ay əvvəldən dəqiq proqnozlaşdıra bildi. Məsələn, 1676-cı ilin sentyabrında o, noyabrda Yupiterin peykinin təxminən on dəqiqə gec peyda olacağını proqnozlaşdırmışdı. Kiçik peyk Römeri ruhdan salmadı və proqnozlaşdırılan vaxtda bir saniyəlik dəqiqliklə peyda oldu. Lakin Paris filosofları hətta Römerin nəzəriyyəsinin bu təsdiqinə də inanmadılar. Bununla belə, İsaak Nyuton və böyük holland astronomu və fiziki Kristian Huygens danimarkalıları dəstəkləyiblər. Və bir müddət sonra, 1729-cu ilin yanvarında ingilis astronomu Ceyms Bredli bir qədər fərqli şəkildə Römerlə eyni nəticəyə gəldi. Şübhəyə yer yox idi. Roemer, elm adamları arasında işığın məsafədən asılı olmayaraq dərhal yayıldığına dair hökm sürən inama son qoydu.

Roemer sübut etdi ki, işığın sürəti çox yüksək olsa da, sonludur və onu ölçmək olar. Bununla belə, Römerin nailiyyətinə hörmətlə yanaşarkən, bəzi alimlər hələ də tam razı deyildilər. Onun metodu ilə işığın sürətinin ölçülməsi astronomik müşahidələrə əsaslanırdı və uzun müddət tələb edirdi. Planetimizin hüdudlarından kənara çıxmadan laboratoriyada sırf dünyəvi vasitələrdən istifadə edərək ölçmələr aparmaq istəyirdilər ki, bütün eksperimental şərait nəzarət altında olsun. Dekartın müasiri və dostu olan fransız fiziki Marin Marsenne otuz beş il əvvəl səsin sürətini ölçməyi bacarmışdı. Niyə eyni şeyi işıqla edə bilmirik?

Birinci ölçü dünyəvi vasitələrlə

Ancaq bu problemin həlli üçün təxminən iki əsr gözləməli oldu. 1849-cu ildə fransız fiziki Armand Hippolyte Louis Fizeau kifayət qədər sadə bir üsul təklif etdi. Şəkildə. Şəkil 2 sadələşdirilmiş quraşdırma diaqramını göstərir. Fizeau mənbədən gələn işıq şüasını güzgüyə yönəltdi IN, sonra bu şüa güzgüdə əks olundu A. Bir güzgü Suresnesdə, ata Fizeau evində, digəri isə Parisdə Montmartrda quraşdırılmışdır; güzgülər arasındakı məsafə təxminən 8,66 km idi. Güzgülər arasında A Və IN müəyyən bir sürətlə dönə bilən bir dişli yerləşdirildi (strobe prinsipi). Fırlanan təkərin dişləri işıq şüasını kəsərək onu impulslara böldü. Bu şəkildə qısa çaxnaşmalar zənciri göndərildi.

düyü. 2. Fizeau quraşdırılması.
Roemer Yupiterin peykinin tutulmalarını müşahidə edərək işığın sürətini hesabladıqdan 174 il sonra Fizeau yerüstü şəraitdə işığın sürətini ölçmək üçün bir cihaz qurdu. Ötürücü C işıq şüasını çaxnaşmaya çevirdi. Fizeau işığın məsafəni qət etməsi üçün lazım olan vaxtı ölçdü C güzgüyə A və geri, 17,32 km-ə bərabərdir. Bu metodun zəif tərəfi, işığın ən böyük parlaqlıq anını müşahidəçinin gözü ilə müəyyən etməsi idi. Bu cür subyektiv müşahidələr kifayət qədər dəqiq deyil.

Ötürücü sabit və ilkin vəziyyətində olduqda, müşahidəçi iki diş arasındakı boşluqdan mənbədən gələn işığı görə bilirdi. Sonra təkər getdikcə artan sürətlə hərəkətə keçdi və bir an gəldi ki, işıq nəbzi dişlər arasındakı boşluqdan keçərək aynadan əks olundu. A, və diş tərəfindən gecikdirildi. Bu vəziyyətdə müşahidəçi heç nə görmədi. Ötürücü daha da fırlandıqca işıq yenidən göründü, daha parlaq oldu və nəhayət maksimum intensivliyinə çatdı. Fizeau tərəfindən istifadə edilən dişlinin 720 dişi var idi və işıq saniyədə 25 dövrə ilə maksimum intensivliyinə çatdı. Bu məlumatlara əsaslanaraq Fizeau işığın sürətini aşağıdakı kimi hesabladı. İşıq təkərin dişlər arasında bir boşluqdan digərinə dönməsi üçün lazım olan müddətdə güzgülər arasındakı məsafəni və geriyə doğru gedir, yəni. 1/25 üçün? 1/720, yəni saniyənin 1/18000-i. Qət olunmuş məsafə güzgülər arasındakı məsafənin iki qatına bərabərdir, yəni. 17,32 km. Beləliklə, işığın sürəti 17.32 · 18.000 və ya saniyədə təxminən 312.000 km-dir.

Fukonun təkmilləşməsi

Fizeau ölçmənin nəticəsini açıqlayanda elm adamları bu nəhəng fiqurun etibarlılığına şübhə ilə yanaşdılar, buna görə işığın Günəşdən Yerə 8 dəqiqəyə çatması və saniyənin səkkizdə birində Yer ətrafında dövrə vura bilər. İnsanın bu qədər ibtidai alətlərlə belə nəhəng sürəti ölçə bilməsi inanılmaz görünürdü. İşıq Fizeau güzgüləri arasında saniyənin 1/36000-də səkkiz kilometrdən çox məsafəni qət edir? Mümkün deyil, çoxları dedi. Lakin Fizeau-nun əldə etdiyi rəqəm Römerin nəticəsinə çox yaxın idi. Bu, çətin ki, adi bir təsadüf ola bilər.

On üç il sonra, skeptiklər hələ də şübhə və ironik ifadələr işlətdikləri bir vaxtda Parisli naşirin oğlu və bir vaxtlar həkim olmağa hazırlaşan Jan Bernard Leon Fuko işığın sürətini bir qədər fərqli şəkildə təyin etdi. O, bir neçə il Fizeau ilə işlədi və təcrübəsini necə təkmilləşdirmək barədə çox düşündü. Foucault dişli çarx əvəzinə fırlanan güzgüdən istifadə edib.

düyü. 3. Foucaultun quraşdırılması.
Bəzi təkmilləşdirmələrdən sonra Mişelson işığın sürətini təyin etmək üçün bu cihazdan istifadə etdi. Bu cihazda dişli çarx (bax. Şəkil 2) fırlanan düz güzgü ilə əvəz olunur C. Əgər güzgü C hərəkətsiz və ya çox yavaş fırlanır, işıq şəffaf güzgüdə əks olunur B bərk xətt ilə göstərilən istiqamətdə. Güzgü sürətlə fırlananda əks olunan şüa nöqtəli xəttlə göstərilən mövqeyə keçir. Okuyardan baxaraq, müşahidəçi şüanın yerdəyişməsini ölçə bilərdi. Bu ölçü ona iki dəfə bucaq verdi?, yəni. işıq şüasının gəldiyi müddətdə güzgünün fırlanma bucağı C konkav güzgüyə A və geri qayıdır C. Güzgünün fırlanma sürətini bilmək C, məsafə Aəvvəl C və güzgü fırlanma bucağı C Bu müddət ərzində işığın sürətini hesablamaq mümkün olub.

Fuko istedadlı tədqiqatçı kimi şöhrət qazanmışdı. 1855-ci ildə o, Yerin öz oxu ətrafında fırlanmasını sübut edən sarkaçla apardığı təcrübəyə görə İngiltərə Kral Cəmiyyətinin Kopli medalı ilə təltif edilmişdir. O, həm də praktik istifadə üçün uyğun olan ilk giroskopu yaratdı. Fizeau təcrübəsində dişli çarxı fırlanan güzgü ilə əvəz etmək (bu ideya hələ 1842-ci ildə Dominiko Araqo tərəfindən irəli sürülüb, lakin həyata keçirilməyib) işıq şüasının keçdiyi yolu 8 kilometrdən çox məsafədən 20 m-ə qədər qısaltmağa imkan verib. güzgü (şəkil 3) işığın sürətini hesablamaq üçün lazımi ölçmələri aparmağa imkan verən bir az bucaq altında qaytarılan şüanı deflected. Foucault tərəfindən əldə edilən nəticə 298.000 km/san idi, yəni. Fizeau tərəfindən əldə edilən dəyərdən təxminən 17.000 km azdır. (Başqa bir təcrübədə Fuko işığın sudakı sürətini təyin etmək üçün əks etdirən və fırlanan güzgü arasına su borusu qoydu. Məlum oldu ki, işığın havadakı sürəti daha böyükdür).

On il sonra Parisdəki École Polytechnique Supérieure Universitetinin eksperimental fizika professoru Marie Alfred Cornu yenidən dişli çarxa qayıtdı, lakin onun artıq 200 dişi var idi. Kornunun nəticəsi əvvəlkinə yaxın olub. O, saniyədə 300.000 km sürət əldə edib. Bu, 1872-ci ildə Annapolisdəki Dəniz Akademiyasının sonuncu kurs tələbəsi olan gənc Mişelsondan optika imtahanında Fukonun işıq sürətini ölçən aparatı haqqında danışmağı xahiş etdikdə belə idi. O zaman heç kimin ağlına da gəlməzdi ki, gələcək nəsil tələbələrin oxuyacağı fizika dərsliklərində Mişelsona Fizeau və ya Fukodan daha çox yer ayrılacaq.

1879-cu ilin yazında Nyu York Tayms qəzeti yazır: “Amerikanın elmi üfüqündə yeni parlaq ulduz peyda oldu. Dəniz xidmətinin kiçik leytenantı, Annapolisdəki Hərbi Dəniz Akademiyasının məzunu, hələ iyirmi yeddi yaşı olmayan Albert A. Mişelson optika sahəsində görkəmli uğur qazanıb: o, işığın sürətini ölçdü”. “Daily Tribune” “Science to the People” başlıqlı redaksiya məqaləsində yazırdı: “Uzaq Nevada ştatının mədən şəhəri olan Virginia City-nin yerli qəzeti qürurla yazır: “İkinci leytenant Albert A. Mişelson, Samuel Mişelsonun oğlu, quru mallar mağazası şəhərimizdəki sahibi, əlamətdar elmi nailiyyəti ilə bütün ölkənin diqqətini çəkdi: işığın sürətini ölçdü."

Tarix	Müəlliflər	Metod	km/s	Xəta
1676	Olaus Roemer	Yupiterin peykləri	214 000
1726	James Bradley	Ulduzların aberrasiyası	301 000
1849	Armand Fizeau	Ötürücü	315 000
1862	Leon Fuko	Fırlanan güzgü	298 000	± 500
1879	Albert Mişelson	Fırlanan güzgü	299 910	± 50
1907	Roza, Dorsay	EM sabitləri	299 788	± 30
1926	Albert Mişelson	Fırlanan güzgü	299 796	± 4
1947	Essen, Qorden-Smit	Volumetrik rezonator	299 792	± 3
1958	K.D.Froome	Radio interferometr	299 792.5	±0,1
1973	Evanson və başqaları	Lazer interferometr	299 792.4574	±0,001
1983	CGPM	Qəbul edilmiş dəyər	299 792.458	0

Filip Gibbs , 1997

Səhv tapsanız, lütfən, mətnin bir hissəsini vurğulayın və klikləyin Ctrl+Enter.

Baxış sayı: 162

İşığın sürəti işığın vahid vaxtda keçdiyi məsafədir. Bu dəyər işığın yayıldığı maddədən asılıdır.

Vakuumda işığın sürəti 299.792.458 m/s-dir. Bu, əldə edilə bilən ən yüksək sürətdir. Xüsusi dəqiqlik tələb etməyən məsələlərin həlli zamanı bu qiymət 300 000 000 m/s-ə bərabər götürülür. Bütün növ elektromaqnit şüalarının vakuumda işıq sürəti ilə yayıldığı güman edilir: radio dalğaları, infraqırmızı şüalanma, görünən işıq, ultrabənövşəyi şüalanma, rentgen şüaları, qamma şüalanma. Bir məktubla təyin olunur ilə .

İşığın sürəti necə təyin olundu?

Qədim dövrlərdə alimlər işığın sürətinin sonsuz olduğuna inanırdılar. Sonralar bu məsələ ilə bağlı alimlər arasında müzakirələr başladı. Kepler, Dekart və Fermat qədim alimlərin fikri ilə razılaşırdılar. Qalileo və Huk belə hesab edirdilər ki, işığın sürəti çox yüksək olsa da, yenə də sonlu bir dəyərə malikdir.

Galileo Galilei

İşıq sürətini ölçməyə ilk cəhd edənlərdən biri italyan alimi Qalileo Qalileydir. Təcrübə zamanı o və köməkçisi müxtəlif təpələrdə olublar. Qalileo fənərinin pərdəsini açdı. Köməkçi bu işığı görən anda öz fənəri ilə eyni hərəkətləri etməli oldu. İşığın Qalileydən köməkçiyə və geriyə keçməsi üçün lazım olan vaxt o qədər qısa oldu ki, Qalileo anladı ki, işığın sürəti çox yüksəkdir və işıq hərəkət etdiyi üçün onu belə qısa məsafədə ölçmək mümkün deyil. demək olar ki, dərhal. Və qeyd etdiyi vaxt yalnız insanın reaksiya sürətini göstərir.

İşıq sürəti ilk dəfə 1676-cı ildə Danimarka astronomu Olaf Roemer tərəfindən astronomik məsafələrdən istifadə edərək müəyyən edilmişdir. Yupiterin peyki Io-nun tutulmasını müşahidə etmək üçün teleskopdan istifadə edərək, o, Yer Yupiterdən uzaqlaşdıqca hər bir sonrakı tutulmanın hesablanmışdan gec baş verdiyini kəşf etdi. Yer Günəşin digər tərəfinə keçdikdə və Yupiterdən Yer orbitinin diametrinə bərabər məsafədə uzaqlaşdıqda maksimum gecikmə 22 saatdır. O zaman Yerin dəqiq diametri məlum olmasa da, alim onun təxmini dəyərini 22 saata bölərək təxminən 220.000 km/s dəyər əldə edib.

Olaf Roemer

Römerin əldə etdiyi nəticə alimlər arasında inamsızlığa səbəb olub. Lakin 1849-cu ildə fransız fiziki Armand Hippolyte Louis Fizeau fırlanan çekim metodundan istifadə edərək işığın sürətini ölçdü. Onun təcrübəsində mənbədən gələn işıq fırlanan təkərin dişləri arasından keçərək güzgüyə yönəldilib. Ondan fikirləşərək geri qayıtdı. Təkərin fırlanma sürəti artdı. Müəyyən bir dəyərə çatdıqda, güzgüdən əks olunan şüa hərəkət edən diş tərəfindən gecikdirildi və müşahidəçi bu anda heç nə görmədi.

Fizeau təcrübəsi

Fizeau işığın sürətini aşağıdakı kimi hesabladı. İşıq öz yolu ilə gedir L bərabər vaxtda təkərdən güzgüyə qədər t 1 = 2L/c . Təkərin ½ yuvaya dönməsi üçün tələb olunan vaxtdır t 2 = T/2N , Harada T - təkərin fırlanma müddəti, N - dişlərin sayı. Fırlanma tezliyi v = 1/T . Müşahidəçinin işığı görmədiyi an o zaman baş verir t 1 = t 2 . Buradan işığın sürətini təyin etmək üçün düsturu alırıq:

c = 4LNv

Bu düsturdan istifadə edərək hesablamalar aparan Fizeau müəyyən etdi ki ilə = 313.000.000 m/s. Bu nəticə daha dəqiq idi.

Armand Hippolyte Louis Fizeau

1838-ci ildə fransız fiziki və astronomu Dominik Fransua Jan Araqo işığın sürətini hesablamaq üçün fırlanan güzgü metodundan istifadə etməyi təklif etdi. Bu ideyanı 1862-ci ildə işıq sürətinin (298.000.000±500.000) m/s qiymətini əldə edən fransız fiziki, mexaniki və astronomu Jan Bernard Leon Fuko həyata keçirmişdir.

Dominik Fransua Jan Araqo

1891-ci ildə amerikalı astronom Simon Nyukomun nəticəsi Fukonun nəticəsindən daha dəqiq miqyaslı bir sıra olduğu ortaya çıxdı. Onun hesablamaları nəticəsində ilə = (99.810.000±50.000) m/s.

Fırlanan səkkizbucaqlı güzgüyə malik qurğudan istifadə edən amerikalı fizik Albert Abraham Michelsonun araşdırması işığın sürətini daha dəqiq müəyyən etməyə imkan verdi. 1926-cı ildə alim 35,4 km-ə bərabər olan iki dağın zirvəsi arasındakı məsafəni qət etmək üçün işığın sərf etdiyi vaxtı ölçdü və əldə etdi. ilə = (299,796,000±4,000) m/s.

Ən dəqiq ölçmə 1975-ci ildə həyata keçirilmişdir. Həmin il Çəkilər və Ölçülər üzrə Baş Konfransda işığın sürətinin 299.792.458 ± 1,2 m/s-ə bərabər hesab edilməsi tövsiyə edilmişdir.

İşığın sürəti nədən asılıdır?

Vakuumda işığın sürəti nə istinad çərçivəsindən, nə də müşahidəçinin mövqeyindən asılı deyil. Sabit qalır, 299,792,458 ± 1,2 m/s-ə bərabərdir. Lakin müxtəlif şəffaf mühitlərdə bu sürət onun vakuumdakı sürətindən aşağı olacaq. İstənilən şəffaf mühitin optik sıxlığı var. Və nə qədər yüksəkdirsə, işığın sürəti bir o qədər yavaş yayılır. Məsələn, işığın havadakı sürəti sudakı sürətindən yüksəkdir, təmiz optik şüşədə isə sudan aşağıdır.

Əgər işıq daha az sıx mühitdən daha sıx mühitə keçirsə, sürəti azalır. Və keçid daha sıx bir mühitdən daha az sıx bir mühitə baş verərsə, sürət, əksinə, artır. Bu, işıq şüasının iki media arasındakı keçid sərhədində niyə əyildiyini izah edir.

Qədim dövrlərdə bir çox elm adamları işığın sürətini sonsuz hesab edirdilər. İtalyan fiziki Galileo Galilei onu ölçməyə ilk cəhd edənlərdən biridir.

İlk cəhdlər

17-ci əsrin əvvəllərində Qalileo, bir-birindən müəyyən bir məsafədə qapalı fənərləri olan iki insanın dayandığı bir təcrübə etdi. Bir adam işığı verdi, digəri görən kimi öz fənərini açdı. Galileo flaşlar arasındakı vaxtı qeyd etməyə çalışdı, lakin çox qısa məsafəyə görə bu ideya uğursuz oldu. İşıq sürətini bu şəkildə ölçmək mümkün deyildi.

1676-cı ildə Danimarka astronomu Ole Roemer işığın sonlu sürətlə yayıldığını sübut edən ilk şəxs oldu. O, Yupiterin peyklərinin tutulmalarını tədqiq etdi və onların gözləniləndən tez və ya gec (Yer Yupiterə yaxın olduqda, daha sonra isə Yer daha uzaqda olduqda) baş verdiyini müşahidə etdi. Rumer məntiqlə güman edirdi ki, gecikmə məsafəni qət etmək üçün tələb olunan vaxtla bağlıdır.

İndiki mərhələdə

Sonrakı əsrlərdə bir sıra elm adamları təkmil alətlərdən istifadə edərək işığın sürətini təyin etmək üçün çalışdılar, getdikcə daha dəqiq hesablama üsulları icad etdilər. Fransız fiziki Hippolyte Fizeau ilk qeyri-astronomik ölçmələri 1849-cu ildə etdi. İstifadə olunan texnika işığın keçdiyi fırlanan dişli və xeyli məsafədə yerləşən güzgülər sistemini əhatə edirdi.

Daha dəqiq sürət hesablamaları 1920-ci illərdə aparılmışdır. Amerikalı fizik Albert Michelsonun təcrübələri Cənubi Kaliforniya dağlarında səkkizbucaqlı fırlanan güzgü aparatından istifadə etməklə aparılıb. 1983-cü ildə Beynəlxalq Çəkilər və Ölçülər Komissiyası bu gün dünyanın bütün alimləri tərəfindən hesablamalarda istifadə olunan vakuumda işığın sürətini rəsmi olaraq tanıdı. 299,792,458 m/s (186,282 mil/san). Beləliklə, bir saniyədə işıq Yerin ekvatoruna bərabər məsafəni 7,5 dəfə qət edir.

Oxşar məqalələr