Noteikti esat dzirdējuši vairāk nekā vienu reizi, ka gaismas ātrums ir ātrākais visā Visumā. Daudzas fizikas teorijas izmanto to gaismas ātrums. Tas ir zinātnieku aprindu noteikts pasākums, kas mums ir palīdzējis no fizikas un astronomijas.
Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim visu, kas jums jāzina par gaismas ātrumu, tā vēsturi, īpašībām un to, kam tas ir paredzēts.
Kāds ir gaismas ātrums
Gaismas ātrums ir zinātnieku noteiktais mērījums, un to plaši izmanto fizisko un astronomijas zinātņu jomās. Gaismas ātrums atspoguļo attālumu, ko gaisma noiet laika vienībā.
Izpratne par debess ķermeņiem, kā tie uzvedas, kā tiek pārraidīts elektromagnētiskais starojums un kā cilvēka acs uztver gaismu, ir ļoti svarīga debess ķermeņu izpētei.
Ja mēs zinām attālumu, mēs varam pateikt, cik ilgs laiks nepieciešams gaismas nobraukšanai. Piemēram, saules gaismai ir nepieciešamas aptuveni 8 minūtes un 19 sekundes, lai sasniegtu Zemi. Gaismas ātrumu uzskata par universālu konstanti, nemainīgu laikā un fiziskajā telpā. Tā vērtība ir 299.792.458 1.080 XNUMX metri sekundē jeb XNUMX XNUMX miljoni kilometru stundā.
Šis ātrums ir saistīts ar gaismas gadu, astronomijā plaši izmantoto garuma vienību, kas ir attālums, ko gaisma veic vienā gadā. Gaismas ātrums, ko mēs ieviešam, ir tās ātrums vakuumā. Tomēr gaisma pārvietojas caur citiem līdzekļiem, piemēram, ūdeni, stiklu vai gaisu. Tās pārraide ir atkarīga no noteiktām vides īpašībām, piemēram, caurlaidības, magnētiskās caurlaidības un citām elektromagnētiskajām īpašībām. Tad ir fiziskie reģioni, kas elektromagnētiski atvieglo tā transportējamību, un citi, kas to kavē.
Gaismas uzvedības izpratne ir svarīga ne tikai astronomijas izpētē, bet arī, lai izprastu fiziku, kas saistīta ar tādām lietām kā satelīti, kas riņķo ap Zemi.
Dažas vēstures
Grieķi bija pirmie, kas pierakstīja gaismas izcelsmi, kas, viņuprāt, izplūda no objektiem, pirms tika izstarota cilvēka redze, lai to uztvertu. Tika uzskatīts, ka gaisma ceļo tikai XNUMX. gadsimtā, bet drīzāk kā pārejoša parādība. Tomēr tas mainījās pēc tam, kad tika novērots aptumsums. Pavisam nesen Galileo Galilejs veica noteiktus eksperimentus, kas apšaubīja gaismas nobrauktā attāluma "momentālumu".
Dažādi zinātnieki veica dažādus eksperimentus, daži paveicās un daži ne, taču šajā agrīnajā zinātnes laikmetā visi šie fizikas pētījumi bija vērsti uz gaismas ātruma mērīšanu, pat ja viņu instrumenti un metodes bija neprecīzas un primārie bija sarežģīti. Galileo Galilejs bija pirmais, kurš veica eksperimentus šīs parādības mērīšanai, bet viņš nesaņēma rezultātus, kas palīdzētu aprēķināt gaismas tranzīta laiku.
Ole Rēmers pirmo reizi ar salīdzinošiem panākumiem mēģināja izmērīt gaismas ātrumu 1676. gadā. Pētot planētas, Rīmers no Zemes ēnas, kas atspoguļojās no Jupitera ķermeņa, atklāja, ka laiks starp aptumsumiem saīsinās, samazinoties attālumam no Zemes, un otrādi. Tas ieguva vērtību 214.000 XNUMX kilometru sekundē, pieņemams skaitlis, ņemot vērā precizitātes līmeni, ar kādu tajā laikā varēja izmērīt planētu attālumus.
Pēc tam 1728. gadā Džeimss Bredlijs pētīja arī gaismas ātrumu, taču, novērojot izmaiņas zvaigznēs, viņš atklāja pārvietojumu, kas saistīts ar Zemes kustību ap sauli, no kā ieguva vērtību 301.000 XNUMX kilometru sekundē.
Mērījumu precizitātes uzlabošanai izmantotas dažādas metodes, piemēram, 1958. gadā zinātnieks Frūms izmantoja mikroviļņu interferometru, lai iegūtu vērtību 299.792,5 XNUMX kilometri sekundē, kas ir visprecīzākais. No 1970. gada mērījumu kvalitāte kvalitatīvi uzlabojās, attīstot lāzerierīces ar lielāku jaudu un lielāku stabilitāti, un mērījumu precizitātes uzlabošanai izmantojot cēzija pulksteņus.
Šeit mēs redzam gaismas ātrumu dažādos medijos:
- Tukšs – 300.000 XNUMX km/s
- Gaiss – 2999,920 km/s
- Ūdens – 225.564 XNUMX km/s
- Etanols – 220.588 XNUMX km/s
- Kvarcs – 205.479 XNUMX km/s
- Crystal Crown – 197,368 km/s
- Krama kristāls: 186,335 XNUMX km/s
- Dimants – 123,967 km/s
Kāda jēga ir zināt gaismas ātrumu?
Fizikā gaismas ātrumu izmanto kā būtisku atsauci, lai mērītu un salīdzinātu ātrumu Visumā. ir ātrums, ar kādu tas izplatās elektromagnētiskais starojums, tostarp redzamā gaisma, radioviļņi, rentgena stari un gamma stari. Spēja kvantitatīvi noteikt šo ātrumu ļauj mums aprēķināt attālumus un laikus kosmosā.
Svarīgs piemērs tam, kā fizikā tiek izmantots gaismas ātrums, ir zvaigžņu izpētē. Tā kā zvaigžņu gaismai ir nepieciešams ierobežots laiks, lai sasniegtu Zemi, tad, skatoties uz zvaigzni, mēs skatāmies pagātnē. Jo tālāk atrodas zvaigzne, jo ilgāks laiks ir nepieciešams, lai tās gaisma mūs sasniegtu. Šis īpašums ļauj mums izpētīt Visumu dažādos tā vēstures laikos, jo mēs varam analizēt zvaigžņu gaismu, kas veidojās pirms miljoniem vai pat miljardiem gadu.
Astronomijā gaismas ātrumam ir izšķiroša nozīme, lai aprēķinātu attālumus kosmosā. Gaisma vakuumā pārvietojas ar nemainīgu ātrumu aptuveni 299,792,458 XNUMX XNUMX metri sekundē. Tas ļauj mums izmērīt attālumus līdz tālām zvaigznēm un galaktikām, izmantojot gaismas gadu jēdzienu. Gaismas gads ir attālums, ko gaisma veic viena gada laikā, un tas ir aptuveni 9,461 triljons kilometru. Izmantojot šo mērvienību, astronomi var noteikt attālumu līdz attāliem astronomiskiem objektiem un labāk izprast Visuma uzbūvi un mērogu.
Arī gaismas ātrums ir saistīts ar Alberta Einšteina relativitātes teoriju. Saskaņā ar šo teoriju gaismas ātrums ir nemainīgs visos atskaites rāmjos, kas būtiski ietekmē veidu, kā mēs saprotam laiku un telpu. Einšteina īpašā un vispārējā relativitāte ir mainījusi mūsu izpratni par Visumu un ir novedusi pie tādu tehnoloģiju kā GPS attīstības.
Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par gaismas ātrumu un tā īpašībām.