/ / Valon nopeus tyhjiössä ... ja ei vain

Valon nopeus tyhjiössä ... ja ei vain

Ihminen on aina ollut kiinnostunut valon luonteesta, mistämyytit, legendat, filosofiset keskustelut ja tieteelliset havainnot, jotka ovat saavuttaneet meidät, todistavat. Valo on aina ollut tilaisuus keskustella muinaisten filosofien keskuudessa, ja yritystä tutkia sitä tehtiin jo euklidisen geometrian syntymisen aikaan - 300 vuotta eKr. Jo silloin tiedettiin valon leviämisen suoranaisuudesta, tulo- ja heijastuskulmien tasa-arvosta, valon taittumisen ilmiöstä, sateenkaaren ulkonäön syistä keskusteltiin. Aristoteles uskoi, että valon nopeus on äärettömän suuri, ja siksi, loogisesti päätellen, ja valon nopeuden mittauksesta ei keskustella. Tyypillinen tapaus on, kun ongelma on edessään sen ymmärrystä vastauksesta perusteellisesti.

Noin 900 vuotta sitten Avicenna ehdotti sitäriippumatta siitä kuinka suuri valon nopeus sillä on, että sillä on äärellinen arvo. Tämä lausunto ei ollut vain hän, mutta kukaan ei pystynyt todistamaan sitä kokeellisesti. Nerokas Galileo Galilei ehdotti kokeilua ongelman mekaanisesta ymmärtämisestä: kaksi ihmistä, jotka seisovat usean kilometrin etäisyydellä toisistaan, antavat signaaleja avaamalla lyhdyn ikkunaluukun. Heti kun toinen osallistuja näkee valon ensimmäisestä lampusta, hän avaa ikkunaluukun ja ensimmäinen osallistuja kirjaa vastausvalosignaalin vastaanottamisajan. Sitten etäisyys kasvaa ja kaikki toistuu. Sen odotettiin kirjaavan viiveen lisääntymisen ja tämän perusteella laskevan valon nopeuden. Koe päättyi mihinkään, koska "kaikki ei ollut äkillistä, mutta erittäin nopeaa".

Ensimmäinen mittasi valon nopeutta tyhjiössä vuonna 1676vuoden tähtitieteilijä Ole Roemer - hän hyödynsi Galileon löytöä: hän löysi vuonna 1609 neljä Jupiter-satelliittia, joissa kuuden kuukauden ajan satelliitin kahden pimennyksen välinen aikaero oli 1320 sekuntia. Roemer sai aikansa tähtitieteellisiä tietoja käyttämällä valonopeuden arvon, joka oli 222 000 km sekunnissa. Oli hämmästyttävää, että itse mittausmenetelmä on uskomattoman tarkka - Maan, Jupiterin kiertoratojen ja himmennyssatelliitin viiveajan nykyisen tiedon käyttö antaa valon nopeuden tyhjössä, muiden menetelmien avulla saatujen nykyarvojen tasolla.

Aluksi Roemerin kokeiluihin oli vain yksi.väite - oli tarpeen tehdä mittauksia maallisilla keinoilla. Lähes 200 vuotta kului, ja Louis Fizeau rakensi nokkela installaation, jossa valonsäde heijastui peilistä yli 8 km: n etäisyydeltä ja tuli takaisin. Hienovaraisuus oli se, että se kulki edestakaisin hammaspyörän onteloiden läpi, ja jos pyörän pyörimisnopeutta kasvatetaan, tulee hetki, jolloin valo lakkaa näkymästä. Loppuosa on tekniikan kysymys. Mittaustulos on 312 000 km sekunnissa. Nyt näemme, että Fizeau oli vielä lähempänä totuutta.

Seuraava vaihe valonopeuden mittaamisessa veiFoucault, joka vaihtoi vaihde tasaisella peilillä. Tämä antoi mahdolliseksi pienentää asennuksen mittoja ja nostaa mittaustarkkuuden 288 000 km: iin sekunnissa. Ei yhtä tärkeätä oli Foucaultin kokeilu, jossa hän määritti valon nopeuden väliaineessa. Tätä varten asennuspeilien väliin asetettiin vesiputki. Tässä kokeessa havaittiin, että valon nopeus pienenee leviämisen aikana väliaineessa taitekertoimesta riippuen.

1800-luvun jälkipuoliskolla on tullut aikaMichelson, joka omisti 40 vuotta elämästään mittauksille valon alalla. Hänen työnsä huipentuma oli laite, jolla hän mittasi valon nopeutta tyhjiössä yli puolitoista kilometriä pitkällä evakuoidulla metalliputkella. Toinen Michelsonin perustavanlaatuinen saavutus oli todiste siitä, että millä tahansa aallonpituudella valon nopeus tyhjiössä on sama ja nykystandardina on 299792458 +/- 1,2 m/s. Tällaiset mittaukset tehtiin vertailumittarin päivitettyjen arvojen perusteella, jonka määritelmä on hyväksytty vuodesta 1983 lähtien kansainvälisenä standardina.

Viisas Aristoteles oli väärässä, mutta sen todistamiseen meni lähes 2000 vuotta.