Gaismas ātrums vakuumā ... un ne tikai

Cilvēks vienmēr ir bijis ieinteresēts par gaismas raksturu, par kuruliecinieku mītus, leģendas, filozofiskos argumentus un zinātniskos novērojumus, kas mums nākuši. Gaisma vienmēr bija iespēja diskutēt par seno filozofu, un mēģinājumi to izpētīt tika veiktas pat Eiklida ģeometrijas laikā - 300 gadus pirms mūsu ēras. Pat tad, kad bija zināms par gaismas pavairošanas taisnīgumu, par biežuma un refleksijas leņķu vienlīdzību, par gaismas refrakcijas parādību un varavīksnes rašanās iemesliem tika apspriesti. Aristotelis ticēja, ka gaismas ātrums ir bezgalīgi liels, un tādēļ loģiski apgalvojot, un gaismas ātruma mērīšana nav pakļauta diskusijai. Tipisks gadījums ir tad, kad problēma ir dziļāka nekā atbildes izpratnes laikmets.

Pirms 900 gadiem Avicenna to ierosinājaneatkarīgi no tā, cik liels tā gaismas ātrums galu galā ir ierobežots. Šis uzskats bija ne tikai viņu, bet neviens to nevarēja pierādīt eksperimentāli. Genius Galileo ierosināja eksperimentu mehānisku izpratni par problēmu: divi cilvēki stāv attālumā dažu kilometru no otra, dod signālu, atverot vārstu laternas. Kad otrā puse, lai redzētu gaismu no pirmās lampas, tā atver savu vārtus, un pirmā puse reģistrē laiku saņemšanas atbildes signāla gaismas. Tad attālums palielinās un viss atkārtojas. Sagaidāmais pieaugums kavēšanās slēdzeni un uz šī pamata veikt aprēķinus par gaismas ātrumu. Eksperiments beidzās neko, jo "viss nebija pēkšņi, bet ļoti ātri."

Pirmais, kas 1676. gadā mērījis gaismas ātrumu vakuumā, Astronoms Ole Roemer - viņš paņēma atklājumi par Galileo: viņš atklāja 1609. gadā četri satelīti Jupitera, kurš sešu mēnešu laika starpība starp abiem eclipses no satelīta ir 1320 sekundes. Izmantojot astronomisko informāciju par savu laiku, Remer saņēma gaismas ātrumu 222 000 km sekundē. Apdullināšanu bija tas, ka mērīšanas metode pati par sevi ir ļoti precīza - izmantošana no pašlaik zināmajiem Zemes orbītu diametru datiem, Jupitera, un aptumšošanas satelīta aizkaves laiku dod ātrumu gaismas vakuumā, līdz dienai vērtībām, kas iegūti ar citām metodēm.

Sākumā Remera eksperimentiem bija tikai vienspretenzija - bija jāveic mērījumi ar sauszemes līdzekļiem. Pagāja gandrīz 200 gadus, un Louis Fizeau iebūvētu ģeniāls aparatūra, kurā gaismas stars atspoguļojas spogulī attālumā vairāk nekā 8 km un nāca atpakaļ. Smalkums bija, ka tas notika ceļā uz priekšu un atpakaļ, izmantojot pārnesuma dobumos, un, ja rotācijas ātrums riteņiem palielina, pienāks laiks, kad gaisma vairs nav redzama. Pārējais ir tehnikas jautājums. Mērījuma rezultāts ir 312 000 km sekundē. Tagad redzam, ka Fizeau bija pat tuvāk patiesībai.

Nākamais solis, veicot gaismas ātruma mērīšanuFoucault, kurš nomainīja sprostuli ar plakanu spoguli. Tas ļāva samazināt iekārtas izmērus un palielināt mērījumu precizitāti līdz 288 000 km sekundē. Ne mazāk svarīgi bija Foucault eksperiments, kurā viņš noteica gaismas ātrumu vidē. Šim nolūkam starp iekārtas spoguļiem novietota caurule ar ūdeni. Šajā eksperimentā gaismas ātrums tika samazināts, jo tas izplatījās vidē atkarībā no lūzuma indeksa.

19. gadsimta otrajā pusē bija laiksMichelson, kurš 40 gadus veltīja mērījumus gaismas jomā. Viņa darbs bija tā iekārta, uz kuras mērīja vakuuma ātrumu vakuumā, izmantojot evakuēto metāla cauruli, kas ir vairāk nekā jūdzes garš. Vēl viens būtisks Michelson sasniegums bija fakts, ka jebkuram viļņu garumam gaismas ātrums vakuumā ir vienāds, un kā mūsdienu standarts ir 299792458 +/- 1,2 m / s. Šādi mērījumi tika veikti, pamatojoties uz atsauces skaitītāja rafinētām vērtībām, kuru definīcija ir apstiprināta kopš 1983. gada kā starptautisks standarts.

Saprātīgais Aristotelis bija nepareizs, bet tas bija vajadzīgs gandrīz 2000 gadu garumā.