Πώς γνωρίζουν οι επιστήμονες ποια είναι η ταχύτητα του φωτός;
Πρώιμες προσπάθειες:
* Πείραμα του Galileo (1638): Ο Γαλιλαίος προσπάθησε να μετρήσει την ταχύτητα του φωτός, έχοντας δύο άτομα να διαχωρίσουν μια απόσταση με φανάρια. Θα αποκαλύψει το φανάρι του και το άλλο άτομο θα αποκαλύψει το δικό του μόλις είδε το φως. Συνειδητοποίησε ότι η καθυστέρηση δεν οφείλεται στην ταχύτητα του φωτός, αλλά στον ανθρώπινο χρόνο αντίδρασης. Αυτό το πείραμα ήταν ένα καλό σημείο εκκίνησης, αλλά τελικά ανεπιτυχής.
* Παρατήρηση του Ole Rømer (1676): Ο Rømer παρατήρησε ότι ο χρόνος που χρειάστηκε για το φεγγάρι του Δία IO να εξαφανιστεί πίσω από τον Δία ποικίλλει ελαφρώς καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους. Συνειδητοποίησε ότι αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η θέση της Γης σε σχέση με τις αλλαγές του Δία και το φως από το IO έπρεπε να ταξιδέψει μια ελαφρώς διαφορετική απόσταση για να φτάσει σε εμάς. Αυτή ήταν η πρώτη απόδειξη ότι το φως ταξιδεύει με πεπερασμένη ταχύτητα.
Μεταγενέστερες μέθοδοι:
* Το πείραμα του Fizeau (1849): Ο Fizeau χρησιμοποίησε έναν περιστρεφόμενο οδοντωτό τροχό και ένας καθρέφτης έβαλε σημαντική απόσταση. Με το χρονοδιάγραμμα πόσο καιρό χρειάστηκε φως για να ταξιδέψει στον καθρέφτη και πίσω, θα μπορούσε να υπολογίσει την ταχύτητα του φωτός. Αυτή ήταν η πρώτη επιτυχημένη μέτρηση της ταχύτητας του φωτός.
* Πειράματα του Michelson (1879-1931): Ο Albert Michelson χρησιμοποίησε ένα συμβολόμετρο για να μετρήσει την ταχύτητα του φωτός. Αυτή η συσκευή χωρίστηκε μια δέσμη φωτός, έστειλε τις δοκούς κατά μήκος διαφορετικών διαδρομών και στη συνέχεια τα ανασυνδυασμένα. Το πρότυπο παρεμβολής που παράγεται επέτρεψε εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις της ταχύτητας του φωτός.
Σύγχρονες τεχνικές:
* Συντονισμός κοιλοτήτων: Σε αυτή τη μέθοδο, το φως παγιδεύεται σε μια κοιλότητα με καθρέφτες σε κάθε άκρο. Η συχνότητα των κυμάτων φωτός μετράται και η απόσταση μεταξύ των καθρέφτη είναι γνωστή. Αυτές οι δύο τιμές επιτρέπουν έναν πολύ ακριβή υπολογισμό της ταχύτητας του φωτός.
Η τιμή:
Ο τρέχων ορισμός της ταχύτητας του φωτός σε ένα κενό είναι 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο . Αυτή η τιμή είναι σταθερή και χρησιμοποιείται για τον καθορισμό του μετρητή. Έτσι, η ταχύτητα του φωτός δεν είναι απλώς μια μετρούμενη τιμή πια. Είναι μια θεμελιώδη σταθερά του σύμπαντος.
Key Takeaways:
* Η μέτρηση της ταχύτητας του φωτός ήταν μια μακρά και συνεχιζόμενη επιστημονική επιδίωξη, με βελτιώσεις στην ακρίβεια με την πάροδο του χρόνου.
* Οι πρώτες προσπάθειες βασίστηκαν σε έμμεσες παρατηρήσεις και έξυπνες τεχνικές.
* Οι σύγχρονες μέθοδοι χρησιμοποιούν ακριβή όργανα και τον χειρισμό του ίδιου του φωτός.
* Σήμερα, η ταχύτητα του φωτός θεωρείται θεμελιώδης σταθερά και αποτελεί τη βάση για την κατανόηση του σύμπαντος.
