Как измерили скорость света и правда

Как измерили скорость света

  • и правда… во грузанул..
  • Измерили или измеряли? Для первого: нужно конкретизировать, для какой среды и/или кто и когда. Для второго: Скорость света. Галилей пытался измерить скорость света по времени прохождения светом известного расстояния между вершинами двух холмов. На вершине одного из холмов Галилей поставил своего ассистента, на вершине другого встал сам. Ассистенту было наказано снять крышку со своего фонаря в тот момент, когда он увидит вспышку света фонаря Галилея. Галилей измерил промежуток времени между вспышкой своего фонаря и моментом, когда он увидел вспышку фонаря ассистента. Этот промежуток оказался столь коротким, что Галилей счёл его характеризующим только быстроту реакции человека и заключил, что скорость света должна быть беспредельно велика.Скорость света имеет конечную величину. Первым это успешно продемонстрировал датский астроном Оле Рёмер (1644 — 1710). Рёмер заметил, что тщательно измеренный период обращения одного из спутников («лун» ) Юпитера (Ио, средний период обращения 42,5 ч) несколько меняется в зависимости от относительного движения Юпитера и Земли. Когда Земля удалялась от юпитера, период Ио слегка увеличивался, когда Земля приближалась к Юпитеру, период слегка уменьшался. Рёмер приписал эту вариацию периода дополнительному времени, которое требовалось свету, чтобы преодолеть возросшее расстояние, когда Земля отдалялась от юпитера, или выигрышу во времени, когда земля приближалась к Юпитеру, и свет преодолевал меньшее расстояние. Рёмер заключил, что скорость света хотя и очень велика, но конечна. После Рёмера скорость света неоднократно измеряли различными способами. Наиболее важные результаты были получены в США Альбертом Майкельсоном (1852 — 1931). В серии прецизионных экспериментов, выполненных с 1880-х по 1920-е годы, Майкельсон использовал установку с вращающимся восьмигранным зеркалом, схема которого представлена на рисунке. Свет от источника направлялся в одну из граней зеркала. Отраженный свет проходил путь до расположенного на большом расстоянии неподвижного зеркала и обратно, как показано на рисунке. При правильно подобранной скорости вращения восьмигранного зеркала пучок света, возвращающийся от неподвижного зеркала, после отражения от грани попадает в зрительную трубу, в которую смотрит наблюдатель. При любой другой скорости вращения пучок откланяется в сторону и наблюдатель его не видит. Зная скорость вращения зеркала и расстояние до неподвижного зеркала, можно вычислить скорость света. В 20-е годы прошлого века Майкельсон установил вращающееся зеркало на вершине Маунт-Вильсон в Южной Калифорнии, а стационарное зеркало на Маунт-Болди (Маунт-Сан-Антонио) на расстоянии 35 км. Позднее Майкельсон измерял скорость света в вакууме, используя длинные, хорошо откачанные трубки. Принятое в настоящее время значение скорости света с в вакууме составляет с=299792458 м/с. Обычно мы округляем это значение до 3х10^8 м/с, если не требуется особая точность. В воздухе скорость света лишь немного меньше. В других прозрачных средах, таких как стекло и вода, скорость света всегда меньше, чем в вакууме. Например, в воде свет распространяется со скоростью около 3/4 м/с . Отношение скорости света в вакууме к скорости в данной среде называется показателем преломления n этой среды.http://optika8.narod.ru
  • Уже в 1877 г. , в бытность свою офицером ВМС США, Майкельсон начинает усовершенствовать метод измерения скорости света при помощи вращающегося зеркала, предложенного Леоном Фуко. Идеей Майкельсона было применить лучшую оптику и более длинную дистанцию. В 1878 г. он произвёл первые измерения на довольно кустарной установке. Эта работа привлекла внимание Симона Ньюкомба — директора Nautical Almanac Office, который также планировал заняться подобными экспериментами. Майкельсон опубликовал свой результат 299910±50 км/с в 1879 г. После этого он переехал в Вашингтон (США) , чтобы помочь в проведении опытов Симона Ньюкомба. Так началась дружба и сотрудничество между двумя учёными.Ньюкомб получил в своих опытах, которые лучше финансировались, значение скорости света 299860±30 км/с, которое совпадало в пределах ошибок измерений со значением Майкельсона. Майкельсон и далее усовершенствовал свой метод и опубликовал в 1883 г. значение 299853±60 км/с.В 1906 г. Е. Б. Роза и Н. Е. Дорси измерили скорость света при помощи нового, электрического метода. В их экспериментах они получили значение 299781±10 км/с.После 1920 г. Майкельсон приступил к «финальному» измерению скорости света в обсерватории Маунт-Вильсон, причём базой для измерения служила дистанция длиной 22 мили — до горы Лукаут, находящейся на южной стороне горы Сан-Антонио.В 1922 г. береговая и геодезическая комиссия США приступила к тщательному измерению этой дистанции при помощи недавно изобретённых инвар-лент, которое длилось два года. В 1924 г. , когда длина была измерена с точностью 10-6, приступили к измерению скорости света, которое тоже длилось два года и дало значение скорости света 299796±4 км/с.Этот знаменитый эксперимент известен также проблемами, возникавшими при его проведении. Например большой проблемой были лесные пожары, дым от которых приводил к помутнению зеркал. Также вполне возможно, что геодезические измерения, проведённые с такой огромной точностью, были сфальсифицированы за счёт смещения базы, произошедшего при землетрясении в Санта-Барбаре, произошедшем в 29 июня 1925 г. и имевшего силу 6.3 балла по шкале Рихтера.После 1927 г. появилось множество измерений скорости света при помощи новых, электро-оптических методов, которые дали существенно меньшие значения скорости света, чем определённое Майкельсоном оптическим методом в 1926 г.Майкельсон продолжал искать метод измерения, который бы исключил влияние атмосферных возмущений. В 1930 г. он приступил, совместно с Фрэнсисом Пизом и Фредом Пирсоном, к измерению скорости света в эвакуированных трубах длиной 1.6 км. Майкельсон умер после 36-го из всего 233-х проведённых измерений. Проведению эксперимента мешали в основном геологические нестабильности и конденсация в трубах. В конце-концов, эксперименты дали значение 299.774±11 км/с, совпадавшее с результатами электро-оптических методов.В 1887 г. Майкельсон, совместно с Э. У. Морли, провёл эксперимент, известный как эксперимент Майкельсона-Морли. В этом эксперименте определялась скорость движения Земли относительно эфира. Вопреки ожиданию, в эксперименте не обнаружилось движения Земли относительно эфира. Хотя неизвестно, знал ли Эйнштейн об этом эксперименте, этот эксперимент считается главной причиной возникновения теории относительности.В 1920 г. Майкельсон провёл эксперимент по измерению углового размера звёзд. Для этого он использовал интерферометр с длиной плеч 6 м. Свет от интерферометра посылался при помощи зеркал на вход 254-сантиметрового телескопа. В телескопе при этом наблюдалась система полос. При удлинении плеч интерферометра полосы исчезали. Из расстояния между зеркалами интерферометра можно было определить угловой размер звезды, а при известном расстоянии до звезды — также её диаметр. Майкельсон определил таким образом диаметр звезды Бетельгейзе