Pomiar światła-Ściąga.doc

Pomiar prędkości światła

Prędkość światła jest to prędkość rozchodzenia się fal elektromagnetycznych. Prędkość światła w próżni w swobodnej przestrzeni jest jedną z podstawowych stałych fizycznych. Na podstawie obecnych danych prędkość światła wynosi C=299792,5 +/-0,4 km/s. Znaczenie prędkości światła jako stałej fizycznej jest związane z jej niezmiennością przy zmianie układu odniesienia. Prędkość światła w próżni stanowi maksymalną prędkość rozprzestrzeniania się oddziaływań fizycznych. Prędkość światła w ośrodku zależy od częstotliwości (dyspersja światła). W tym wypadku należy rozróżniać prędkość fazową v=c/n, gdzie n to współczynnik załamania, i prędkość grupową wyrażającą prędkość rozprzestrzeniania się energii w fali quasi - monochromatycznej.

Po raz pierwszy prędkość światła (w powietrzu) w warunkach całkowicie ziemskich zmierzył w 1849 roku francuski fizyk Armand H.L. Fizeau, stosując własną i bardzo dowcipną metodę wirującego koła zębatego. Światło ze źródła biegnie ku płytce pół-odbijającej i jednocześnie pół-przezroczystej, po czym odbija się od płytki (częściowo, bo część światła przechodzi przez płytkę). Płytką częściowo odbijającą, a częściowo przepuszczając jest na przykład szyba okienna. Po odbiciu się od płytki wiązka biegnie dalej, przechodząc przez obszar, gdzie obracające się koło zębate tworzy swego rodzaju bramę dla światła, otwierającą się i zamykającą na przemian. Jeśli wiązka przejdzie między zębami, pobiegnie dalej ku zwierciadłu. Po odbiciu się od niego zawróci. I teraz, jeśli światło musiało przebyć długą drogę, a jednocześnie koło wystarczająco szybko się obracało, to wracająca wiązka trafi już na bramę zamkniętą. W tej sytuacji obserwator nic nie zobaczy. Ale jeśli wiązka zdąży wrócić, zanim brama się zamknie, to znowu część jej odbije się od płytki, część natomiast przejdzie na wylot, ku obserwatorowi. Należy, więc odpowiednio ustawić wszystko, po czym zakręcić koło. Z początku, kiedy koło kręci się wolno, wiązka za każdym razem zdąży powrócić do obserwatora. Zwiększając szybkość ruchu obrotowego koła uzyskamy wreszcie, przy dostatecznie wielkiej szybkości obrotów koła, pierwsze zaciemnienie pola widzenia. Oznaczać to będzie, że wiązka już nie zdążyła z powrotem przed zamknięciem bramy.





Mierząc odległość między kołem, a zwierciadłem odbijającym (światło przebywa drogę dwa razy większą tam i z powrotem), oraz liczbę zębów na obwodzie koła, oraz mierząc szybkość ruchu obrotowego koła, możemy wyznaczyć prędkość światła. W układzie Fizeau odległość między kołem zębatym a zwierciadłem zawracającym wynosiła 8 630 m, koło miało na obwodzie 720 zębów (wszystkie zęby miały jednakową szerokość, równą szerokości przerw między nimi). Pierwsze zaciemnienie pola widzenia zaobserwował, gdy koło wykonywało 12,6 obrotu na sekundę. Obliczona z tych danych prędkość światła (w powietrzu) wyniosła: C=315000 km/s.

W 1862 roku J. Foucault opracował metodę, w której zastosował wirujące zwierciadło, co pozwoliło na zmniejszenie odległości między zwierciadłem płaskim, a kołem do kilku metrów. Jak widać powstają coraz dokładniejsze sposoby obliczania prędkości światła. Związane to jest z rozwojem techniki. W dzisiejszych czasach prędkość światła ustalana jest dokładnie na 299792,5 km/s. Ta prędkość jest najbardziej prawidłowa.



Data dodania: 2004-03-20

Autor pracy: Damian Dworak