Скорость света

Как известно, скорость света в вакууме является одной из фундаментальных физических величин. Установлено, что конечность скорости передачи сигналов лежит в основе теории относительности.

Напрабление но, звезду Объектив

В связи с тем что числовое значение скорости света очень велико, экспериментальное определение этой скорости представляет собой весьма сложную задачу. Первые определения скорости света были осуществлены на основании астрономических наблюдений. В 1675 году датский астроном Ремер определил скорость света из наблюдений за затмениями спутников Юпитера. Он получил значение, равно 215 000 км/с.

Исследования показали, что движение Земли по
орбите приводит к изменению видимого положения
звезд на небесной сфере. Это явление, называемое
аберрацией света, использовал в 1727 г. английский
астроном Бредли для определения скорости света.
Можно допустить, что направление на наблюдае
мую в телескоп звезду перпендикулярно к плоскости
земной орбиты. Тогда угол между направлением на
звезду и вектором скорости Земли v будет в течение
всего года равен л/2 (рис. 50). Направим ось теле-
Рис 50 скопа точно на звезду. За время т*, которое требует-

Читается так: тау.

1.Виды речи и логика 219

ся свету, чтобы пройти расстояние от объектива до окуляра, телескоп сместится вместе с Землей в направлении, перпендикулярном к лучу света, на расстояние ьг*. В результате изображение звезды окажется не в центре окуляра. Для того чтобы изображение оказалось точно в центре окуляра, нужно повернуть ось телескопа в направлении вектора v наугол О С, тангенс которого определяется соотношением

tga= v/c

(рис. 50). Точно так же падающие вертикально капли дождя пролетят сквозь длинную трубу, установленную на движущейся тележке, лишь в том случае, если наклонить ось трубы в направлении движения тележки.

Итак, в действительности видимое положение звезды оказывается смещенным относительно истинного на некоторый угол. Вектор скорости Земли все время поворачивается в плоскости орбиты, вследствие чего ось телескопа тоже поворачивается, описывая конус вокруг истинного направления на звезду. Соответственно видимое положение звезды на небесной сфере описывает окружность. Если направление на звезду образует с плоскостью земной орбиты угол, отличный от прямого, видимое положение звезды описывает эллипс. Для звезды, лежащей в плоскости орбиты, эллипс превращается в прямую.

В ходе астрономических наблюдений Бредли нашел, что значение скорости света равно 303 000 км/с. Расчеты Бредли, кажется, были последней попыткой определить скорость света путем астрономических наблюдений.

В земных условиях скорость света была впервые измерена французским
ученым Физо в 1849 г. (рис. 51). Свет от источника 5падал на полупрозрачное
зеркало. Отразившийся от зеркала
свет попадал на край быстро враща
ющегося зубчатого диска. Каждый
раз, когда против светового пучка
оказывалась прорезь между зубцами,
возникал световой импульс, кото
рый доходил до зеркала Ми отражал
ся обратно. Если в момент, когда свет
возвращался к диску, против пучка
оказывалась прорезь, отраженный
импульс проходил частично через
полупрозрачное зеркало и попадал Рис. 51

в глаз наблюдателя. Если на пути отраженного импульса оказывался зубец диска, наблюдатель света не видел.

В результате проведенных опытов Физо установил, что скорость света равна 313 000 км/с.

В 1928 г. для измерения скорости света были использованы ячейки Керра, заменившие в опыте Физо зубчатое колесо. С их помощью можно осуществить прерывание светового пучка с гораздо большей частотой (по-

Читается так: вэ, умноженное на тау.

Приложение

рядка 10 МГц), чем с помощью зубчатого колеса. Это позволило произвести измерения скорости света путем определения времени его движения на расстоянии в несколько метров.

Майкельсон произвел несколько измерений скорости света методом вращающейся призмы. В его опыте свет распространялся в трубе длиной 1, 6 км, из которой был откачан воздух.

В настоящее время скорость света в вакууме принимается равной

с= 299 792, 5 ±0, 1 км/с.

Правда, во всех опытах, в которых осуществлялось прерывание света, определялась не фазовая, а групповая скорость световых волн. В воздухе эти две скорости практически совпадают.

По нашему убеждению, ученые еще неоднократно будут возвращаться к измерению величины скорости света, уточняя ее значение.