Olet varmasti kuullut useammin kuin kerran, että valon nopeus on nopein koko maailmankaikkeudessa. Suuri joukko fysiikan teorioita hyödyntää sitä valonnopeus. Se on tiedeyhteisön vahvistama mitta, joka on auttanut meitä fysiikan ja tähtitieteen aloilla.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaiken, mitä sinun tulee tietää valon nopeudesta, sen historiasta, ominaisuuksista ja siitä, mihin se on tarkoitettu.
Mikä on valon nopeus
Valon nopeus on tiedeyhteisön määräämä mitta, ja se on yleisesti käytössä fysiikan ja tähtitieteen aloilla. Valon nopeus edustaa matkaa, jonka valo kulkee ajassa.
Taivaankappaleiden, niiden käyttäytymisen, sähkömagneettisen säteilyn välittymisen ja ihmissilmän valon havaitsemisen ymmärtäminen on tärkeää taivaankappaleiden tutkimisen kannalta.
Jos tiedämme etäisyyden, voimme kertoa, kuinka kauan valo kestää kulkea. Esimerkiksi auringosta tuleva valo saavuttaa Maan noin 8 minuutissa ja 19 sekunnissa. Valon nopeutta pidetään universaalina vakiona, joka on muuttumaton ajassa ja fyysisessä tilassa. Sen arvo on 299.792.458 1.080 XNUMX metriä sekunnissa eli XNUMX XNUMX miljoonaa kilometriä tunnissa.
Tämä nopeus liittyy valovuoteen, tähtitieteessä yleisesti käytettyyn pituusyksikköön, joka on matka, jonka valo kulkee yhdessä vuodessa. Esittelemämme valon nopeus on sen nopeus tyhjiössä. Valo kulkee kuitenkin muiden välineiden, kuten veden, lasin tai ilman, läpi. Sen siirto riippuu väliaineen tietyistä ominaisuuksista, kuten permittiivisyydestä, magneettisesta permeabiliteetista ja muista sähkömagneettisista ominaisuuksista. Sitten on olemassa fyysisiä alueita sähkömagneettisesti helpottavat sen kuljetettavuutta, ja muut, jotka estävät sitä.
Valon käyttäytymisen ymmärtäminen ei ole tärkeää vain tähtitieteen tutkimisen kannalta, vaan myös maata kiertävien satelliittien kaltaisten asioiden fysiikan ymmärtämiseksi.
Jotkut historiaa
Kreikkalaiset kirjasivat ensimmäisinä muistiin valon alkuperän. He uskoivat valon lähtevän esineistä ennen kuin ihmisen näkemys säteili sen vangitsemiseksi. Valon uskottiin kulkevan vasta XNUMX-luvulla, vaan pikemminkin ohimenevänä ilmiönä. Tämä kuitenkin muuttui, kun pimennys havaittiin. Äskettäin Galileo Galilei suoritti tiettyjä kokeita, jotka kyseenalaistivat valon kulkeman etäisyyden "välittömän".
Useat tutkijat suorittivat erilaisia kokeita, jotkut olivat onnekkaita ja jotkut eivät, mutta tällä varhaisella tieteellisellä aikakaudella kaikki nämä fysiikan tutkimukset pyrkivät mittaamaan valon nopeutta, vaikka heidän instrumentit ja menetelmät olivat epätarkkoja ja ensisijaiset monimutkaiset. Galileo Galilei oli ensimmäinen, joka suoritti kokeita tämän ilmiön mittaamiseksi. mutta hän ei saanut tuloksia, jotka auttaisivat laskemaan valon kulkuaikaa.
Ole Roemer teki ensimmäisen yrityksen mitata valon nopeutta vuonna 1676 suhteellisen menestyksekkäästi. Planeettoja tutkimalla Roemer havaitsi Jupiterin ruumiista heijastuvasta Maan varjosta, että pimennysten välinen aika lyheni etäisyyden Maasta pienentyessä ja päinvastoin. Se sai arvon 214.000 XNUMX kilometriä sekunnissa, hyväksyttävä luku, kun otetaan huomioon tarkkuus, jolla planeettojen etäisyydet voitiin mitata sillä hetkellä.
Sitten, vuonna 1728, James Bradley tutki myös valon nopeutta, mutta havainnoimalla tähtien muutoksia, hän havaitsi Maan liikkumiseen liittyvän siirtymän auringon ympäri, josta hän johti arvon 301.000 XNUMX kilometriä sekunnissa.
Mittaustarkkuuden parantamiseen on käytetty erilaisia menetelmiä, mm. vuonna 1958 tutkija Froome käytti mikroaaltointerferometriä saadakseen arvon 299.792,5 XNUMX kilometriä sekunnissa, mikä on tarkin. Vuodesta 1970 lähtien mittausten laatu parani laadullisesti, kun kehitettiin suuremman kapasiteetin ja vakaampia laserlaitteita sekä cesiumkellojen käyttö mittausten tarkkuuden parantamiseksi.
Tässä näemme valon nopeuden eri medioissa:
- Tyhjänä - 300.000 XNUMX km/s
- Ilma - 2999,920 km/s
- Vesi – 225.564 XNUMX km/s
- Etanoli – 220.588 XNUMX km/s
- Kvartsi – 205.479 XNUMX km/s
- Crystal Crown – 197,368 km/s
- Flint Crystal: 186,335 XNUMX km/s
- Timantti – 123,967 km/s
Mitä hyötyä on tietää valon nopeus?
Fysiikassa valonnopeutta käytetään perustavanlaatuisena referenssinä maailmankaikkeuden nopeuksien mittaamisessa ja vertailussa. on nopeus, jolla se etenee sähkömagneettista säteilyä, mukaan lukien näkyvä valo, radioaallot, röntgensäteet ja gammasäteet. Kyky mitata tämä nopeus antaa meille mahdollisuuden laskea etäisyyksiä ja aikoja kosmoksessa.
Tärkeä esimerkki valonnopeuden käytöstä fysiikassa on tähtien tutkiminen. Koska tähtien valo saavuttaa Maan rajallisen ajan, katsomme tähteä katsoessamme menneisyyteen. Mitä kauempana tähti on, sitä kauemmin sen valo on saavuttanut meidät. Tämä ominaisuus antaa meille mahdollisuuden tutkia maailmankaikkeutta sen historian eri aikoina, koska voimme analysoida miljoonia tai jopa miljardeja vuosia sitten muodostuneiden tähtien valoa.
Tähtitiedessä valon nopeus on ratkaisevan tärkeä etäisyyksien laskemisessa kosmoksessa. Valo kulkee tyhjiössä vakionopeudella, noin 299,792,458 XNUMX XNUMX metriä sekunnissa. Tämän avulla voimme mitata etäisyyksiä kaukaisiin tähtiin ja galaksiin valovuosien käsitteen avulla. Valovuosi on matka, jonka valo kulkee yhdessä vuodessa, ja se on noin 9,461 XNUMX biljoonaa kilometriä. Tämän mittayksikön avulla tähtitieteilijät voivat määrittää etäisyyden kaukaisiin tähtitieteellisiin kohteisiin ja ymmärtää paremmin maailmankaikkeuden rakennetta ja mittakaavaa.
Valon nopeus liittyy myös Albert Einsteinin suhteellisuusteoriaan. Tämän teorian mukaan valon nopeus on vakio kaikissa viitekehyksessä, millä on tärkeitä seurauksia tapaan, jolla ymmärrämme aikaa ja tilaa. Einsteinin erityinen ja yleinen suhteellisuusteoria on mullistanut ymmärryksemme maailmankaikkeudesta ja johtanut teknologioiden, kuten GPS:n, kehitykseen.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää valon nopeudesta ja sen ominaisuuksista.