Kuidas mõõdeti valguse kiirust

Kuidas mõõdeti valguse kiirust

Valguse kiirus vaakumis seisab "täpselt 299 792 458 meetrit sekundis" Täna saab täna selle täpse näitaja asetada sellepärast, et valguskiirus vaakumis on universaalkonstant, mida on laseritega mõõdetud; ja kui katse hõlmab lasereid, on tulemuste kohta raskeks rääkida. Sellepärast, et see väljub mõnevõrra silmatorkavalt tervikuna, pole see juhus - arvesti pikkus on määratletud selle konstandi abil: "läbitud teekonna pikkus vaakumis 1/29 792 458 sekundi jooksul "

Enne paar sajandit aastat tagasi oli üldiselt kokku lepitud või vähemalt eeldati, et valguse kiirus oli lõpmatu, kui tegelikkuses on see tõesti tõesti tõesti kiire - viitena on valguse kiirus veidi kiirem kui kiireim asi tuntud universumis - teismelise tüdruku reaktsiooniaeg, kui Justin Bieber võiks Twitteris öelda: "Esimene, kes sellele kvartalile vastuseks reageerib, on mu uus tüdruksõber."

Esimene teadaolev isik, kes vaidlustab kogu "valguse kiirus on lõpmatu", oli 5. sajandi emafilosoof Empedocles. Vähem kui sajand hiljem ei oleks Aristoteles Empedoclesiga nõus ja argument jätkus ka enam kui 2000 aastat pärast.

Üks esimesi silmapaistev inimesi, kes tõepoolest tulid käegakatsutava katsega, et testida, kas valguse kiirus oli Hollandi teadlane Isaac Beeckman 1629. aastal. Vaatamata sellele, et mõnda aega enne lasereid elab, mis annab mulle, et külmavärinad mõtlevad lihtsalt - Beeckman sai sellest aru , puuduvad laserid, mis tahes hea teadusliku katse aluseks peaksid alati kaasnema mingisugused plahvatused; Seega oli tema katse seotud laskemoona purustamisega.

Beeckman pani peegeldused plahvatuse erinevatesse vahemaadesse ja küsis vaatlejatelt, kas nad näevad erinevusi, kui iga peeglist peegelduv valgusvälk jõudis nende silmadesse. Nagu võite arvatavasti arvata, oli katse "Ebaselge".

Võimalik, et Galileo Galilei esitas alles kümne aasta hiljem 1638. aastal sarnase kuulsama eksperimendi, mis ei põhjustanud plahvatusi. Galileo, nagu ka Beeckman, kahtles, et valguse kiirus ei olnud lõpmatu ja tegi viiteid mõnes tema töös laternatega seotud katse. Tema eksperiment (kui ta kunagi seda üldse läbi viis) seostati kaks laternat vahemaa vahele ja püüdsid näha, kas nende kahe vahel oli märgatav lag; tulemused olid ebaselge. Ainus asi, mida Galileo võis öelda, oli see, et kui valgus ei olnud lõpmatu, oli see kiire ja katsed sellisel väikesel skaalal olid ebaõnnestunud.

Taani astronoom, Ole Römer jõudis võitu, et valguskiirguse mõõtmised olid tõsised. Eksperimendis, mis tegi Galileo vilkuvaid laternke mäel, näeb välja nagu algkooliõppeprojekt, otsustas Römer, et laserid ja plahvatused puuduvad, peaks eksperiment alati kaasama kosmoseruumi. Seega baseerus ta oma tähelepanekutele planeedi liikumise kohta ise, kuulutades oma murrangulisi tulemusi 22. augustil 1676. aastal.

Eriti, kui õppisin ühte Jupiteri kuudest, märkis Römer, et ajavahemik katuste vahel muutub kogu aasta vältel (sõltuvalt sellest, kas Maa liigub Jupiteri suunas või sellest eemale). Huvitav oli see, et Römer hakkas hoolikalt jälgima aega I0 (kuu, kuhu ta jälgis) ja kuidas see korreleerus ajaga, mida see tavaliselt oodati. Mõne aja pärast märkas Römer, et kui Maa põgenes päikest ja omakorda sai Jupiterist kaugemale, siis nägi Io aega, mis jääb tema märguannetes kajastatud ooteaja taha. Römer (õigesti) teoreetieris, et see oli, sest Io peegelduv valgus ei liikunud koheselt.

Kahjuks kaotasid tema kasutatavad täpsed arvutused 1728. aasta Kopenhaageni tulekahju, kuid meil oli päris hea ülevaade sellest, kuidas tema avastused hõlmasid uudiseid ja teisi selle aja teadlasi, kes kasutasid Römeri numbreid oma töös. Selle peamine põhjus oli see, et Römer suutis järeldada, et kerge läbimõõduga Maa orbiidi läbimõõdu läbimisel kulus 22 minutit, kasutades selleks kalliseid arvutusi, mis hõlmasid Maa ja Jupiteri orbiitide läbimõõtu. Hiljuti muutis Christiaan Huygens seda tavalisemateks numbriteks, mis näitasid, et Römeri hinnangul kulges valguse umbes 220 000 kilomeetrit sekundis. See näitaja on esimeses lõigus märgitud näitel natuke maha (ligikaudu 27% võrra), kuid me jõuame sellele hetkele.

Kui Römeri kolleegid väljendasid peaaegu üldiselt oma teoorias Io kahtlust, vastas Römer rahulikult neile öeldes, et Io 9. novembri eclipse aastal 1676 läheb 10 minutit hiljaks. Kui aeg jõudis, kahtlejad seisid, kui kogu taevakeha liikumine laskis oma järeldusele usaldusväärsust.

Römeri kolleegid olid õigustatult tema hinnangu kohaselt hämmeldunud, nagu ka tänapäeval, tema valguse kiiruse hinnangut peetakse hämmastavalt täpseks, arvestades, et seda tehti 300 aastat enne mõlema laseri, Interneti ja Conan O'Brieni olemasolu juuksed.Okei, nii et see oli 80 000 kilomeetrit sekundis liiga aeglane, kuid arvestades teaduse ja tehnoloogia olukorda, on see märkimisväärselt muljetavaldav, eriti kuna see oli just kõigepealt tööpuudus.

Veelgi hämmastavam on see, et Römeri hinnangul on see liiga aeglaselt põhjus, et tema arvates on see vähem seotud mis tahes veaga ja rohkem sellega, et Maa ja Jupiteri orbiidide üldtunnustatud läbimõõt on välja lülitatud, kui Römer tegi oma arvutused. Tähendus jah, Römer oli ainult vale, sest muu Inimesed ei olnud teaduses nii toredad nagu ta oli. Tegelikult, kui sa pange õiged orbiidid numbriteks, mis arvatakse olevat tema algsed arvutused aruannetest, enne kui tema paberid hävitatud eespool nimetatud tulekahju, on tema hinnang peaaegu kohapeal.

Nii et kuigi ta oli tehniliselt vale ja kuigi James Bradley esitas täpsema numbri 1729. aastal, langeb Römer ajaloos kui mees, kes esmakordselt tõestas, et valguse kiirus ei olnud lõpmatu ja välja töötatud mõistlikult täpne kuulipilduja milline täpsus kiirus oli jälgides liikumist Spectrum orbiting hiiglane ball ball gaasiga asetatud umbes 780 miljonit kilomeetrit eemal. Just see, daamid ja härrad, on see, kuidas halastusega laseril puudub teadus.

Boonus faktid:

  • Päikese pöörleva Maa peatamiseks vajalik energia on umbes 2.6478 × 10 ^ 33 džauli või 7.3551 × 10 ^ 29 vatt-tundi või 6.3208 * 10 ^ 17 megatoni TNT-st. Viidetena lõi suurim tuumaplokk ("Nõukogude Liidu" Tsar Bomba) "ainult" 50 megatoni TNT-st energiat. Selleks, et peatada Maa päikesekiirgust, kulub selleks umbes 12 657 000 000 000 tuhande tuuma pomme, mis on maapinnal pommitatud õiges kohas.
  • Peale arutelu selle üle, kas valguse kiirus oli lõpmatu või mitte, oli kogu ajaloos ühine külgne arutelu selle üle, kas valgust tekib kas silm ise või midagi muud. Tuntumate teadlaste seas, kes usuvad "silmade poolt eraldatud silmast", olid Ptolemaios ja Euklid. Enamik, kes arvasid, et see teooria on õige, arvas ka, et valguse kiirus peab olema lõpmatu, sest kui me avame oma silmad, näeme öösel taevas suurt hulka tähte ja see arv ei suurenda enam, mida me vaatame, kui muidugi me varem vaatasime eredat valgust ja meie silmad kohanduvad pimedusega.

Jäta Oma Kommentaar