Kindlasti olete rohkem kui korra kuulnud, et valguse kiirus on kogu universumi kiireim. Suur hulk füüsikateooriaid kasutab seda valguse kiirus. See on teadusringkondade kehtestatud meede, mis on meid füüsika ja astronoomia vallas aidanud.
Selles artiklis räägime teile kõike, mida peate teadma valguse kiiruse, selle ajaloo, omaduste ja selle kohta, milleks see on.
Mis on valguse kiirus
Valguse kiirus on teadusringkondade poolt ette nähtud mõõt, mida kasutatakse laialdaselt füüsika- ja astronoomiateadustes. Valguse kiirus tähistab vahemaad, mille valgus ajaühikus läbib.
Taevakehade uurimisel on oluline mõista taevakehasid, nende käitumist, elektromagnetkiirgust ja seda, kuidas inimsilm valgust tajub.
Kui me teame vahemaad, saame öelda, kui kaua kulub valguse läbimiseks. Näiteks päikesevalguse Maale jõudmiseks kulub umbes 8 minutit ja 19 sekundit. Valguse kiirust peetakse universaalseks konstandiks, mis on ajas ja füüsilises ruumis muutumatu. Selle väärtus on 299.792.458 1.080 XNUMX meetrit sekundis ehk XNUMX miljonit kilomeetrit tunnis.
See kiirus on seotud valgusaastaga, astronoomias laialdaselt kasutatava pikkuseühikuga, mis on vahemaa, mille valgus läbib ühe aasta jooksul. Valguse kiirus, mille me tutvustame, on selle kiirus vaakumis. Valgus liigub aga läbi muu kandja, näiteks vee, klaasi või õhu. Selle edastamine sõltub teatud kandja omadustest, nagu läbilaskvus, magnetiline läbilaskvus ja muud elektromagnetilised omadused. Siis on füüsilised piirkonnad, mis hõlbustavad elektromagnetiliselt selle transporditavust ja muud, mis seda takistavad.
Valguse käitumise mõistmine on oluline mitte ainult astronoomia uurimiseks, vaid ka selliste asjadega seotud füüsika mõistmiseks nagu Maa ümber tiirlevad satelliidid.
Mõned ajalugu
Kreeklased panid esimesena kirja valguse päritolu, mis nende arvates tuli objektidest välja enne, kui inimese nägemine valguse tabamiseks kiirgas. Arvati, et valgus rändab alles XNUMX. sajandil, vaid pigem mööduva nähtusena. See aga muutus pärast varjutuse vaatlemist. Hiljuti viis Galileo Galilei läbi teatud katsed, mis seadsid kahtluse alla valguse läbitud vahemaa "hetkelisuse".
Erinevad teadlased viisid läbi erinevaid katseid, mõnel läks õnneks ja mõnel mitte, kuid sellel varajasel teadusajastul taotlesid kõik need füüsikauuringud valguse kiiruse mõõtmist, isegi kui nende instrumendid ja meetodid olid ebatäpsed ning esmased keerulised. Galileo Galilei oli esimene, kes tegi selle nähtuse mõõtmiseks katseid, kuid ta ei saanud tulemusi, mis aitaksid arvutada valguse läbimise aega.
Ole Roemer tegi esimese katse mõõta valguse kiirust 1676. aastal suhteliselt edukalt. Planeete uurides avastas Roemer Jupiteri kehalt peegeldunud Maa varjust, et varjutuste vaheline aeg lühenes, kui kaugus Maast vähenes, ja vastupidi. See sai väärtuseks 214.000 XNUMX kilomeetrit sekundis, on vastuvõetav näitaja, arvestades täpsuse taset, millega planeetide vahemaid sel ajal mõõta.
Seejärel, 1728. aastal, uuris James Bradley ka valguse kiirust, kuid tähtede muutusi jälgides tuvastas ta Maa ümber päikese liikumisega seotud nihke, millest tuletas väärtuseks 301.000 XNUMX kilomeetrit sekundis.
Mõõtmistäpsuse parandamiseks on kasutatud erinevaid meetodeid, näiteks teadlane Froome 1958. a. kasutas mikrolaineinterferomeetrit, et saada väärtus 299.792,5 XNUMX kilomeetrit sekundis, mis on kõige täpsem. Alates 1970. aastast paranes mõõtmiste kvaliteet kvalitatiivselt suurema võimsusega ja suurema stabiilsusega laserseadmete väljatöötamisega ning tseesiumkellade kasutamisega mõõtmiste täpsuse parandamiseks.
Siin näeme valguse kiirust erinevates meediumites:
- Tühi – 300.000 XNUMX km/s
- Õhk – 2999,920 km/s
- Vesi – 225.564 XNUMX km/s
- Etanool – 220.588 XNUMX km/s
- Kvarts – 205.479 XNUMX km/s
- Crystal Crown – 197,368 km/s
- Tulekivikristall: 186,335 XNUMX km/s
- Teemant – 123,967 km/s
Mis kasu on valguse kiiruse teadmisest?
Füüsikas kasutatakse valguse kiirust põhilise võrdlusalusena universumi kiiruste mõõtmisel ja võrdlemisel. on kiirus, millega see levib elektromagnetkiirgus, sealhulgas nähtav valgus, raadiolained, röntgeni- ja gammakiirgus. Võimalus seda kiirust kvantifitseerida võimaldab meil arvutada vahemaid ja aegu kosmoses.
Oluline näide valguse kiiruse kasutamisest füüsikas on tähtede uurimine. Kuna tähevalgusel kulub Maale jõudmiseks piiratud aeg, vaatame tähte vaadates minevikku. Mida kaugemal täht on, seda kauem on tema valgusel meieni jõudmiseks kulunud. See omadus võimaldab meil uurida universumit selle ajaloo erinevatel aegadel, kuna saame analüüsida miljoneid või isegi miljardeid aastaid tagasi tekkinud tähtede valgust.
Astronoomias on valguse kiirus kauguste arvutamisel kosmoses ülioluline. Valgus liigub vaakumis püsiva kiirusega ligikaudu 299,792,458 XNUMX XNUMX meetrit sekundis. See võimaldab meil mõõta kaugusi kaugete tähtede ja galaktikateni, kasutades valgusaastate kontseptsiooni. Valgusaasta on vahemaa, mille valgus läbib ühe aasta jooksul ja on ligikaudu 9,461 triljonit kilomeetrit. Seda mõõtühikut kasutades saavad astronoomid määrata kauguse kaugete astronoomiliste objektideni ning mõista paremini universumi struktuuri ja ulatust.
Samuti on valguse kiirus seotud Albert Einsteini relatiivsusteooriaga. Selle teooria kohaselt on valguse kiirus kõigis võrdlusraamides konstantne, mis mõjutab oluliselt seda, kuidas me aega ja ruumi mõistame. Einsteini eri- ja üldrelatiivsusteooria on muutnud meie arusaama universumist ja viinud selliste tehnoloogiate nagu GPS väljatöötamiseni.
Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada valguse kiiruse ja selle omaduste kohta.