ความเร็วแสง

แน่นอนคุณเคยได้ยินมากกว่าหนึ่งครั้งว่าความเร็วแสงนั้นเร็วที่สุดในจักรวาลทั้งหมด ทฤษฎีทางฟิสิกส์จำนวนมากใช้ประโยชน์จาก ความเร็วของแสง. เป็นมาตรการที่กำหนดขึ้นโดยชุมชนวิทยาศาสตร์ซึ่งช่วยเราจากฟิสิกส์และดาราศาสตร์

ในบทความนี้ เราจะบอกคุณทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับความเร็วแสง ประวัติ ลักษณะเฉพาะ และจุดประสงค์ของมัน

ความเร็วแสงคืออะไร

ความเร็วของแสงเป็นการวัดที่กำหนดโดยชุมชนวิทยาศาสตร์และมีการใช้ทั่วไปในสาขาวิทยาศาสตร์กายภาพและดาราศาสตร์ ความเร็วแสง หมายถึง ระยะทางที่แสงเดินทางในหน่วยเวลา

การทำความเข้าใจเทห์ฟากฟ้า วิธีการทำงาน วิธีการส่งผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และการมองเห็นแสงด้วยตามนุษย์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการศึกษาเทห์ฟากฟ้า

ถ้าเราทราบระยะทางก็จะบอกได้ว่าแสงใช้เวลาเดินทางนานแค่ไหน ตัวอย่างเช่น แสงจากดวงอาทิตย์ใช้เวลาประมาณ 8 นาที 19 วินาทีในการมาถึงโลก ความเร็วแสงถือเป็นค่าคงที่สากล ไม่แปรผันตามเวลาและพื้นที่ทางกายภาพ มีค่า 299.792.458 เมตรต่อวินาที หรือ 1.080 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง

ความเร็วนี้สัมพันธ์กับปีแสง ซึ่งเป็นหน่วยของความยาวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในทางดาราศาสตร์ ซึ่งก็คือระยะทางที่แสงเดินทางในหนึ่งปี ความเร็วแสงที่เราแนะนำคือความเร็วในสุญญากาศ อย่างไรก็ตาม แสงเดินทางผ่านตัวกลางอื่นๆ เช่น น้ำ แก้ว หรืออากาศ การส่งผ่านขึ้นอยู่กับคุณสมบัติบางอย่างของตัวกลาง เช่น การอนุญาต การซึมผ่านของแม่เหล็ก และคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ จากนั้นมีภูมิภาคทางกายภาพที่ แม่เหล็กไฟฟ้าอำนวยความสะดวกในการขนส่งและอื่น ๆ ที่ขัดขวาง

การทำความเข้าใจเกี่ยวกับพฤติกรรมของแสงมีความสำคัญไม่เพียง แต่สำหรับการศึกษาดาราศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการทำความเข้าใจฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งต่างๆ เช่น ดาวเทียมที่โคจรรอบโลก

ประวัติบ้าง

ชาวกรีกเป็นคนแรกที่เขียนต้นกำเนิดของแสง ซึ่งพวกเขาเชื่อว่าเล็ดลอดออกมาจากวัตถุก่อนที่มนุษย์จะมองเห็นได้  แสงไม่ได้ถูกคิดว่าเดินทางจนถึงศตวรรษที่ XNUMX แต่เป็นปรากฏการณ์ชั่วคราว อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้เปลี่ยนไปหลังจากสังเกตคราส ไม่นานมานี้ กาลิเลโอ กาลิเลอีได้ทำการทดลองบางอย่างที่ตั้งคำถามถึง "ความทันทีทันใด" ของระยะทางที่แสงเดินทาง

นักวิทยาศาสตร์หลายคนทำการทดลองต่างๆ กัน บางคนก็โชคดีและบางคนก็ไม่ได้ แต่ในยุควิทยาศาสตร์ยุคแรกนี้ การศึกษาฟิสิกส์ทั้งหมดนี้มุ่งเป้าไปที่การวัดความเร็วของแสง แม้ว่าเครื่องมือและวิธีการของพวกเขาจะไม่ถูกต้อง และการทดลองเบื้องต้นนั้นซับซ้อน กาลิเลโอ กาลิเลอีเป็นคนแรกที่ทำการทดลองเพื่อวัดปรากฏการณ์นี้ แต่เขาไม่ได้ผลลัพธ์ที่จะช่วยคำนวณเวลาผ่านของแสง

Ole Roemer พยายามวัดความเร็วแสงเป็นครั้งแรกในปี 1676 ด้วยความสำเร็จ จากการศึกษาดาวเคราะห์ Roemer ค้นพบจากเงาของโลกที่สะท้อนจากร่างของดาวพฤหัสบดีว่าเวลาระหว่างสุริยุปราคาสั้นลงเมื่อระยะห่างจากโลกลดลง และในทางกลับกัน ทำความเร็วได้ 214.000 กิโลเมตรต่อวินาทีซึ่งเป็นตัวเลขที่ยอมรับได้เมื่อพิจารณาจากระดับความแม่นยำที่สามารถวัดระยะห่างของดาวเคราะห์ได้ในขณะนั้น

จากนั้นในปี ค.ศ. 1728 เจมส์ แบรดลีย์ก็ได้ศึกษาความเร็วของแสงด้วย แต่จากการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของดวงดาว เขาตรวจพบการกระจัดที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของโลกรอบดวงอาทิตย์ ซึ่งทำให้เขาได้ค่า 301.000 กิโลเมตรต่อวินาที

มีการใช้วิธีการต่างๆ เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการวัด เช่น ในปี 1958 นักวิทยาศาสตร์ Froome ใช้เครื่องอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ไมโครเวฟ ได้ค่า 299.792,5 กิโลเมตรต่อวินาทีซึ่งถูกต้องที่สุด เริ่มตั้งแต่ปี 1970 คุณภาพของการวัดดีขึ้นในเชิงคุณภาพด้วยการพัฒนาอุปกรณ์เลเซอร์ที่มีความจุมากขึ้นและมีความเสถียรมากขึ้น และด้วยการใช้นาฬิกาซีเซียมเพื่อปรับปรุงความแม่นยำของการวัด

เราเห็นความเร็วแสงในสื่อต่างๆ ดังนี้

• เปล่า – 300.000 กม./วินาที
• อากาศ – 2999,920 กม./วินาที
• น้ำ – 225.564 กม./วินาที
• เอทานอล – 220.588 กม./วินาที
• ควอตซ์ – 205.479 กม./วินาที
• คริสตัล คราวน์ – 197,368 กม./วินาที
• ฟลินท์ คริสตัล 186,335 กม./วินาที
• ไดมอนด์ – 123,967 กม./วินาที

การรู้ความเร็วแสงมีประโยชน์อย่างไร?

ในวิชาฟิสิกส์ ความเร็วของแสงถูกใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงพื้นฐานในการวัดและเปรียบเทียบความเร็วในจักรวาล คือความเร็วที่มันแพร่กระจาย รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ได้แก่ แสงที่ตามองเห็น คลื่นวิทยุ รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมา ความสามารถในการหาปริมาณความเร็วนี้ช่วยให้เราสามารถคำนวณระยะทางและเวลาในจักรวาลได้

ตัวอย่างที่สำคัญของการใช้ความเร็วแสงในทางฟิสิกส์คือในการศึกษาดวงดาว เนื่องจากแสงดาวใช้เวลาจำกัดในการมาถึงโลก เมื่อเรามองไปยังดาวดวงใดดวงหนึ่ง เรากำลังมองย้อนกลับไปในอดีต ยิ่งดวงดาวอยู่ไกลเท่าไหร่ แสงของมันก็ส่องมาถึงเรานานขึ้นเท่านั้น คุณสมบัตินี้ช่วยให้เราตรวจสอบจักรวาลในช่วงเวลาต่างๆ ในประวัติศาสตร์ เนื่องจากเราสามารถวิเคราะห์แสงของดวงดาวที่ก่อตัวขึ้นเมื่อหลายล้านหรือหลายพันล้านปีก่อนได้

ในทางดาราศาสตร์ ความเร็วของแสงเป็นสิ่งสำคัญในการคำนวณระยะทางในเอกภพ แสงเดินทางด้วยความเร็วคงที่ประมาณ 299,792,458 เมตรต่อวินาทีในสุญญากาศ ซึ่งช่วยให้เราสามารถวัดระยะทางไปยังดวงดาวและกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลได้โดยใช้แนวคิดปีแสง ปีแสงคือระยะทางที่แสงเดินทางในหนึ่งปี และเท่ากับประมาณ 9,461 ล้านล้านกิโลเมตร การใช้หน่วยการวัดนี้ นักดาราศาสตร์สามารถกำหนดระยะทางไปยังวัตถุทางดาราศาสตร์ที่อยู่ห่างไกล และเข้าใจโครงสร้างและขนาดของเอกภพได้ดีขึ้น

นอกจากนี้ ความเร็วของแสงยังสัมพันธ์กับทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ตามทฤษฎีนี้ ความเร็วของแสงจะคงที่ในทุกกรอบอ้างอิง ซึ่งมีนัยสำคัญต่อวิธีที่เราเข้าใจเวลาและอวกาศ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและพิเศษของ Einstein ได้ปฏิวัติความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเอกภพ และนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีต่างๆ เช่น GPS

ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความเร็วของแสงและลักษณะของแสงได้