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 ir bijis iemesls debatēm seno filozofu, un mēģinājumi tika veikti, lai izpētītu to laikā no rašanās Eiklīda ģeometrija - 300 BC Tas jau bija informēta par taisnvirziena izplatīšanās gaismas, vienādiem leņķiem sastopamības un refleksiju, refrakciju parādības, apsprieda cēloņus varavīksnes. Aristotelis uzskatīja, ka gaismas ātrums ir bezgalīgs, un līdz ar to, loģiski, un mērījums ar gaismas ātrumu, nav apspriežams. 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. Gudrīgais Galileo Galilejs piedāvāja eksperimentu ar mehānisma izpratni par problēmu: divi cilvēki, kas atrodas vairākus kilometrus no vienas puses, norāda uz laternas atloka atvēršanu. Tiklīdz otrais dalībnieks redz gaismu no pirmā zibspuldzes, viņš atver sūkni un pirmais dalībnieks nosaka laiku, kad tiek saņemts abpusējs gaismas signāls. Tad attālums palielinās un viss atkārtojas. Paredzēts, ka tiks noteikts kavēšanās pieaugums un, pamatojoties uz to, tiks aprēķināts gaismas ātrums. Eksperiments beidzās neko, jo "viss nebija pēkšņi, bet ļoti ātri."

Pirmais, kas 1676. gadā izmēra 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 astronomisku informāciju par sava laika Roemer bija gaismas ātrums vienāds ar 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. Gandrīz 200 gadus notika, un Louis Fizeau uzcēla asprātīgu uzstādījumu, kurā gaismas staru atstāja no spoguļa vairāk nekā 8 km attālumā un atgriezās. Sarežģītība bija tā, ka tā iet gar ceļu uz priekšu un atpakaļ pa zobu sukas dobumiem, un, palielinoties riteņa ātrumam, tad pienāks brīdis, kad gaisma vairs nebūs 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 pienāca laiksMichelson, kurš 40 gadus veltīja mērījumus gaismas jomā. Viņa darba kulminācija bija iekārta, kurā viņš izmēra gaismas ātrumu vakuumā, izmantojot vakuumizturīgu metāla cauruli ar garumu vairāk nekā pusotru kilometru. Vēl viens būtisks Michelson sasniegums bija pierādījums tam, ka jebkuram viļņu garumam gaismas ātrums vakuumā ir vienāds un mūsdienīgs standarts ir 299792458 +/- 1,2 m / s. Šādi mērījumi tika veikti, pamatojoties uz atsauces skaitītāja koriģētajām vērtībām, kuru definīcija tika apstiprināta kopš 1983. gada kā starptautisks standarts.

Saprātīgais Aristotelis bija nepareizs, taču to pierādīja gandrīz 2000 gadus.