빛의 속도를 측정하는 방법. 빛의 속도와 그 측정 방법 빛의 속도를 측정하는 물리학 연구실
입자 특성 및 빛의 발현(광전 효과, Compton 효과 및 기타 현상)의 실험에서 발견으로 M. Planck와 A. Einstein에 의해 빛의 양자 특성이 개발되었으며, 빛이 두 파동을 모두 나타내는 프레임워크 내에서 그리고 미립자 속성 - 소위 미립자 - 파동 이원론. (Max Karl Ernst Ludwig Planck - 독일 이론 물리학자, 1858-1947, 1918년 방사선 법칙 발견으로 노벨상, 미국 물리학자 Arthur Hotie Compton, 1892-1962년, 1927년 그의 이름을 딴 효과로 노벨상).
소개 3
1. 빛의 속도를 결정하는 실험. 4
1.1. 첫 번째 실험. 4
1.1.1. 갈릴레오의 경험. 4
1.2 빛의 속도를 결정하는 천문학적 방법. 4
1.2.1. 목성의 달의 일식 - 이오. 4
1.2.2. 가벼운 수차. 6
1.3. 빛의 속도를 측정하는 실험실 방법. 7
1.3.1. 동기 탐지 방법. 7
1.4. 매질에서 빛의 전파에 대한 실험. 아홉
1.4.1. 아르만 피조의 경험. 아홉
1.4.3. A. Michelson과 Michelson의 실험 - Morley. 12
1.4.4 Michelson의 경험 개선. 13
2. 빛의 최대 속도. 십사
2.1. 슬픈 경험. 십사
2.2. 베르토찌 체험. 15
3. 물질의 빛의 속도. 17
4. 타키온. 빛의 속도보다 빠른 속도로 움직이는 입자. 17
4.1. 상상의 덩어리. 17
4.2. 감속 대신 가속. 십팔
5. 초광속. 스물
결론 22
참고 문헌 23
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주제에 대한 코스 작업:
"빛의 속도와 결정 방법"
소개 3
1. 빛의 속도를 결정하는 실험. 4
1.1. 첫 번째 실험. 4
1.1.1. 갈릴레오의 경험. 4
1.2 빛의 속도를 결정하는 천문학적 방법. 4
1.2.1. 목성의 달의 일식 - 이오. 4
1.2.2. 가벼운 수차. 6
1.3. 빛의 속도를 측정하는 실험실 방법. 7
1.3.1. 동기 탐지 방법. 7
1.4. 매질에서 빛의 전파에 대한 실험. 아홉
1.4.1. 아르만 피조의 경험. 아홉
1.4.2. 푸코의 개선. 십
1.4.3. A. Michelson과 Michelson의 실험 - Morley. 12
1.4.4 Michelson의 경험 개선. 13
2. 빛의 최대 속도. 십사
2.1. 슬픈 경험. 십사
2.2. 베르토찌 체험. 15
3. 물질의 빛의 속도. 17
4. 타키온. 빛의 속도보다 빠른 속도로 움직이는 입자. 17
4.1. 상상의 덩어리. 17
4.2. 감속 대신 가속. 십팔
4.3. 부정적인 에너지. 19
5. 초광속. 스물
결론 22
참고 문헌 23
소개
빛의 본질은 고대부터 생각되어 왔습니다. 고대 사상가들은 빛이 물체에서 관찰자의 눈으로 "원자"가 유출되는 것이라고 믿었습니다(피타고라스 - 약 580 - 500 BC). 동시에 빛의 전파의 직진도가 결정되었으며 거의 즉시 매우 빠른 속도로 전파된다고 믿어졌습니다. 16-17세기에 R. Descartes(Rene Descartes, 프랑스 물리학자, 1596-1650), R. Hooke(Robert Hooke, 영국 물리학자, 1635-1703), H. Huygens(Christian Huygens, 네덜란드 물리학자, 16952) ) 빛의 전파는 매질에서 파동의 전파라는 사실에서 출발했습니다. 아이작 뉴턴(Isaac Newton, 영국 물리학자, 1643 - 1727)은 빛의 입자성 성질을 제시했습니다. 빛은 물체에 의한 특정 입자의 방출과 공간에서의 전파라고 믿었습니다.
1801년 T. Jung(영국 물리학자 Thomas Jung, 1773-1829)은 빛의 간섭을 관찰하여 간섭과 회절에 대한 빛에 대한 실험을 개발했습니다. 그리고 1818년 O. Zh. Fresnel(Augustin Jean Fresnel, 프랑스 물리학자, 1788-182 7)은 빛의 전파에 관한 파동 이론을 부활시켰습니다. D.K. 전자기장의 일반 법칙을 확립한 후 Maxwell은 빛이 전자기파라는 결론에 도달했습니다. 또한 "세계 에테르"라는 가설이 제시되었습니다. 즉, 빛은 "에테르"라는 매체에서 전자기파의 전파입니다. 세계 에테르의 존재를 확인하는 유명한 실험은 A.A. 마이컬슨과 E.W. Morley(1837-1923), 그리고 움직이는 매질을 통한 빛의 매력 - A.I. 피조. (미국 물리학자 앨버트 에이브러햄 마이컬슨(Albert Abraham Michelson), 1852-1931, 1907년 정밀 기기의 창안과 이들의 도움으로 수행된 분광 및 도량형 연구에 대한 노벨상 수상; 프랑스 물리학자 Armand Hippolyte Louis Fizeau, 1819-1896). 그 결과, 세계 에테르(적어도 그 당시 물리학자들이 믿었던 의미에서 - 어떤 절대적으로 움직이지 않는 환경)는 존재하지 않는다는 것이 밝혀졌다.
입자 특성 및 빛의 발현(광전 효과, Compton 효과 및 기타 현상)의 실험에서 발견으로 M. Planck와 A. Einstein에 의해 빛의 양자 특성이 개발되었으며, 빛이 두 파동을 모두 나타내는 프레임워크 내에서 그리고 미립자 속성 - 소위 미립자 - 파동 이원론. (Max Karl Ernst Ludwig Planck - 독일 이론 물리학자, 1858-1947, 1918년 방사선 법칙 발견으로 노벨상, 미국 물리학자 Arthur Hotie Compton, 1892-1962년, 1927년 그의 이름을 딴 효과로 노벨상).
그들은 또한 자연 조건과 실험실 조건 모두에서 다양한 방법으로 빛의 속도를 측정하려고 했습니다.
1. 빛의 속도를 결정하는 실험.
1.1. 첫 번째 실험.
1.1.1. 갈릴레오의 경험.
빛의 속도를 실험적으로 측정한 최초의 사람은 이탈리아의 갈릴레오 갈릴레이였습니다. 실험은 다음과 같이 구성되었습니다. 서로 몇 킬로미터 떨어진 언덕 꼭대기에 서서 셔터가 장착 된 등불을 사용하여 두 사람이 신호를 보냈습니다. 피렌체 아카데미의 과학자들이 이후에 수행한 이 실험은 "역학 및 지역 운동과 관련된 두 개의 새로운 과학 분야에 관한 대화 및 수학 증명"(1638년 라이덴에서 출판됨)에서 표현했습니다.
실험 후 갈릴레오는 빛의 속도가 순간적으로, 그렇지 않다면 매우 빠른 속도로 전파된다는 결론을 내렸습니다.
물론 당시 갈릴레오가 마음대로 사용할 수 있는 수단으로는 이 문제가 그렇게 쉽게 해결되지 않았으며 그는 이 사실을 충분히 알고 있었습니다.
1.2 빛의 속도를 결정하는 천문학적 방법.
1.2.1. 목성의 달의 일식 - 이오.
좋아요. Roemer(1676, Ole Christensen Roemer, 네덜란드 천문학자, 1644-1710)는 1610년 갈릴레오가 발견한 목성의 위성(J) - Io의 일식을 관찰했습니다(그는 또한 목성의 위성 3개를 더 발견했습니다). 목성 주위를 도는 이오 위성의 궤도 반경은 421600km이고 위성의 지름은 3470km입니다(그림 2.1 및 2.2 참조). 일식 시간은 = 1.77일 = 152928초였습니다. 좋아요. Roemer는 일식 주기의 위반을 관찰했으며, Roemer는 이 현상을 유한한 빛 전파 속도와 연관시켰습니다. 태양 Rj를 도는 목성의 공전 반지름은 지구 궤도 R3의 반지름보다 훨씬 크며, 공전 주기는 약 12년입니다. 즉, 지구의 반자전(6개월) 동안 목성은 궤도를 일정 거리 이동하며, 목성의 그림자에서 이오가 나타나는 순간부터 광신호가 도착하는 시간을 고정하면 다음과 같다. 빛은 케이스 1보다 케이스 2에서 지구까지 더 먼 거리를 이동해야 합니다(그림 2.2 참조). Io가 지구의 시계에 의해 목성의 그림자에서 나오는 순간이 되게 하고 이것이 일어나는 실제 순간이 되게 하십시오. 그런 다음 우리는 다음을 가지고 있습니다.
빛이 지구까지 이동하는 거리는 어디에 있습니까? 다음 Io 출력에서도 유사하게:
빛이 지구까지 이동하는 새로운 거리는 어디에 있습니까? 목성 주위를 도는 이오의 실제 공전 주기는 시차에 의해 결정됩니다.
물론 한 번의 식이 발생하는 한 기간 동안 이러한 시간을 정확하게 결정하기는 어렵습니다. 따라서 지구까지의 거리가 최대값으로 변할 때 6개월 동안 관측을 수행하는 것이 더 편리합니다. 이 경우 월식 기간은 6개월 또는 1년의 평균값으로 결정할 수 있습니다. 그 후 Io가 그림자에서 나오는 시간을 두 번 연속 측정한 후 빛의 속도를 결정할 수 있습니다.
값은 천문학적 계산에서 찾을 수 있습니다. 그러나 이 거리는 한 번의 일식 동안 거의 변하지 않습니다. 6개월(지구가 궤도의 반대편으로 이동할 때)에 측정을 수행하고 개기 일식 시간을 얻는 것이 더 편리합니다.
여기서 n은 이 6개월 동안의 일식 수입니다. 한 번의 일식에서 거리가 약하게 변하기 때문에 지구로 빛이 전파되는 다른 모든 중간 시간은 감소했습니다. 여기에서 Roemer는 c = 214300km / s와 같은 빛의 속도를 얻었습니다.
1.2.2. 가벼운 수차.
천문학에서 수차는 빛의 속도와 천체의 움직임의 유한함에 의해 천구에서 별의 겉보기 위치의 변화, 즉 별에 대한 겉보기 방향과 실제 방향의 편차입니다. 관찰자. 일일 수차는 지구의 자전으로 인한 것입니다. 연간 - 태양 주위의 지구의 혁명;
세속적 - 공간에서 태양계의 움직임.
쌀. 별빛 수차.
이 현상을 이해하기 위해 간단한 비유를 할 수 있습니다. 잔잔한 날씨에 수직으로 떨어지는 빗방울은 움직이는 자동차의 측면 창에 비스듬한 흔적을 남깁니다.
광수차의 결과로 별의 겉보기 방향은 수차각이라고 하는 각도만큼 실제 방향과 다릅니다. 그림은 다음을 보여줍니다.
여기서 는 별 방향에 수직인 지구 운동 속도의 구성 요소입니다.
실제로, 수차(연간) 현상은 다음과 같이 관찰된다. 각 관측 동안 망원경 축은 별이 빛나는 하늘에 대해 같은 방식으로 공간에서 방향을 잡고 별의 이미지는 망원경의 초점면에 고정됩니다. 이 이미지는 일년 내내 타원을 설명합니다. 타원의 매개변수와 실험의 기하학에 해당하는 기타 데이터를 알면 빛의 속도를 계산할 수 있습니다. 1727년, 천문학적 관측에서 J. Bradley는 2 * = 40.9 "를 발견하고
s = 303000km / s.
1.3. 빛의 속도를 측정하는 실험실 방법.
1.3.1. 동기 탐지 방법.
빛의 속도를 측정하기 위해 Armand Fizeau(1849)는 동기 탐지 방법을 적용했습니다. 그는 불투명한 섹터인 N 개의 톱니가 있는 빠르게 회전하는 디스크를 사용했습니다(그림 2.3). 이 섹터(치아) 사이에서 빛은 광원에서 반사경으로 그리고 다시 관찰자에게 전달됩니다. 이 경우 섹터의 중점 사이의 각도는
회전 각속도는 빛이 디스크 뒤의 거울에서 반사된 후 인접한 구멍을 통과할 때 관찰자의 눈에 들어가도록 선택되었습니다. 디스크에서 거울로 빛이 이동하는 동안:
다이얼을 돌리면 각도가
거리 L, 원반의 각속도 ω 및 빛이 나타나는 각도 △ φ를 알면 빛의 속도를 알 수 있습니다. Fizeau는 c = (315300500) km / s와 같은 속도 값을 얻었습니다. 실험자는 = (298000500) km / s (1862), = (2997964) km / s (1927 및 1932의 A. Michelson)와 거의 동일한 방법으로 광속의 세련된 값을 얻었습니다. 나중에 Bergstrand는 -s = (299793.10.3) km / s를 받았습니다.
여기에서 빛의 속도를 측정하는 가장 정확한 방법 중 하나인 캐비티 공진기 방법에 주목합시다. 그 주요 아이디어는 정재 광파의 형성과 공진기를 따라 반파의 수를 계산하는 것입니다. 길이. 빛의 속도 c, 파장 λ, 주기 T 및 주파수 ν 사이의 기본 관계는 다음과 같습니다.
진동이 축에 대한 회전 운동의 투영으로 표시되는 경우 각 주파수는 진폭의 회전 각속도 ω에 지나지 않습니다. 정재광파 형성의 경우, 공진기 길이 내에 정수의 반파장이 들어맞는다. 이 수를 구하고 관계식(*)을 이용하여 빛의 속도를 알 수 있다.
최근의 발전(1978)은 빛의 속도 c = 299792.458 km / s = (299792458 1.2) m / s에 대해 다음 값을 제공했습니다.
1.4. 매질에서 빛의 전파에 대한 실험.
1.4.1. 아르만 피조의 경험.
Armand Fizeau(1851)의 실험. Fizeau는 움직이는 매질에서 빛의 전파를 고려했습니다. 이를 위해 그는 서 있는 물과 흐르는 물에 광선을 통과시키고 빛의 간섭 현상을 이용하여 간섭 패턴을 비교 분석함으로써 빛의 전파 속도 변화를 판단할 수 있었다(그림 2.4 참조). 반투명 거울(ray 1)에서 반사되어 통과한 두 개의 광선(ray 2)은 물이 있는 파이프를 두 번 통과한 후 화면에 간섭 패턴을 만듭니다. 먼저 고인 물에서 측정한 다음 속도 V로 흐르는 물에서 측정합니다.
이 경우 하나의 광선(1)은 흐름과 함께 이동하고 두 번째 광선(2)은 물의 흐름에 대해 이동합니다. 간섭 무늬는 두 빔 사이의 경로 차이의 변화로 인해 이동합니다. 광선의 경로의 차이가 측정되고 빛의 전파 속도의 변화가 그것에서 발견됩니다. 고정 매질에서 빛의 속도 ĉ는 매질의 굴절률 n에 따라 달라집니다.
갈릴레오의 상대성 원리에 따르면 빛이 매질에서 상대적으로 움직이는 관찰자의 속도는 다음과 같아야 합니다.
실험적으로 Fizeau는 물의 속도 V에 계수가 있음을 확인했으며 따라서 공식은 다음과 같습니다.
여기서 *는 이동 매체에 의한 광 동반 계수입니다.
따라서 Fizeau의 실험은 속도 추가에 대한 고전적인 규칙이 움직이는 매질, 즉 빛은 움직이는 매체에 의해 부분적으로만 옮겨집니다. Fizeau의 실험은 움직이는 매체의 전기역학을 구성하는 데 중요한 역할을 했습니다.
그것은 계수 *가 속도의 추가 법칙에서 얻어지는 SRT의 실증으로 작용했습니다(우리가 ν / s의 작은 값과 관련하여 정확도의 1차 순서로 제한하는 경우). 이 경험에서 나오는 결론은 고전적(갈릴리) 변환은 빛의 전파에 적용할 수 없다는 것입니다.
1.4.2. 푸코의 개선.
Fizeau가 측정 결과를 발표했을 때 과학자들은 빛이 태양에서 지구까지 8분 만에 도달하고 1/8초 만에 지구 주위를 날 수 있다는 이 거대한 수치의 신뢰성에 의문을 제기했습니다. 사람이 그런 원시적인 도구로 엄청난 속도를 측정할 수 있다는 것이 놀랍습니다. 빛은 1/36000초 동안 Fizeau 거울 사이를 8km 이상 이동합니까? 불가능하다고 많은 사람들이 말했습니다. 그러나 Fizeau가 얻은 수치는 Röhmer의 결과에 매우 가까웠습니다. 이것은 거의 우연의 일치가 아닐 수 있습니다.
13년 후, 회의론자들이 여전히 의심하고 아이러니한 말을 하는 동안, 파리 출판사의 아들이자 한때 의사가 될 준비를 하던 장 베르나르 레옹 푸코는 약간 다른 방식으로 빛의 속도를 결정했습니다. 그는 몇 년 동안 Fizeau와 함께 일했으며 자신의 경험을 개선하는 방법에 대해 많이 생각했습니다. 푸코는 톱니바퀴 대신 회전 거울을 사용했습니다.
쌀. 3. 푸코의 설치.
약간의 개선 후에 Michelson은 이 장치를 사용하여 빛의 속도를 결정했습니다. 이 장치에서 톱니바퀴는 회전하는 평면 거울 C로 대체됩니다. 거울 C가 정지해 있거나 매우 느리게 회전하면 빛은 실선으로 표시된 방향으로 반투명 거울 B에 반사됩니다. 미러가 빠르게 회전하면 반사된 빔이 점선으로 표시된 위치로 이동합니다. 접안렌즈를 통해 관찰자는 빔의 변위를 측정할 수 있습니다. 이 측정은 그에게 각도 α 값의 두 배, 즉 광선이 C에서 오목 거울 A로 갔다가 다시 C로 돌아가는 동안 거울의 회전 각도. 거울 C의 회전 속도, A에서 C까지의 거리 및 회전 각도를 알면 이 시간 동안 거울 C를 통해 빛의 속도를 계산할 수 있었습니다.
과학자들이 빛의 속도를 측정하기 오래 전에 그들은 "빛"의 개념을 정의하기 위해 열심히 노력해야 했습니다. 아리스토텔레스는 빛을 우주 공간에 퍼지는 일종의 이동성 물질로 간주하여 이에 대해 최초로 생각한 사람 중 한 사람입니다. 그의 고대 로마 동료이자 추종자인 Lucretius Carus는 빛의 원자 구조를 주장했습니다.
17세기에 이르러 빛의 성질에 대한 두 가지 주요 이론인 입자와 파동이 형성되었습니다. 뉴턴은 최초의 지지자 중 하나였습니다. 그의 의견으로는 모든 광원은 가장 작은 입자를 방출합니다. "비행"의 과정에서 그들은 빛나는 선 - 광선을 형성합니다. 그의 반대자인 네덜란드 과학자 Christian Huygens는 빛이 일종의 파동 운동이라고 주장했습니다.
수세기에 걸친 논쟁의 결과로 과학자들은 합의에 이르렀습니다. 두 이론 모두 생명에 대한 권리가 있고 빛은 눈에 보이는 전자기파의 스펙트럼입니다.
약간의 역사. 빛의 속도를 측정하는 방법
대부분의 고대 과학자들은 빛의 속도가 무한하다고 확신했습니다. 그러나 Galileo와 Hooke의 연구 결과는 한계를 인정했으며, 이는 뛰어난 덴마크 천문학자이자 수학자 Olaf Roemer에 의해 17세기에 분명히 확인되었습니다.
그는 목성과 지구가 태양에 대해 반대쪽에 위치했을 때 목성의 위성인 이오의 일식을 관찰하여 첫 번째 측정을 수행했습니다. Roemer는 지구가 지구 궤도의 지름과 같은 거리로 목성에서 멀어짐에 따라 지연 시간이 변경되었다고 기록했습니다. 최대값은 22분이었습니다. 계산 결과 그는 220,000km / s의 속도를 받았습니다.
50년 후인 1728년, 수차의 발견 덕분에 영국의 천문학자 J. Bradley는 이 수치를 308,000km/s로 "정련"했습니다. 나중에 빛의 속도는 "출구"에서 298,000km / s를받은 프랑스 천체 물리학 자 François Argo와 Leon Foucault에 의해 측정되었습니다. 간섭계의 창시자인 미국의 유명한 물리학자인 Albert Michelson이 훨씬 더 정확한 측정 기술을 제안했습니다.
빛의 속도를 결정하는 마이컬슨의 실험
실험은 1924년부터 1927년까지 지속되었으며 5개의 일련의 관찰로 구성되었습니다. 실험의 요지는 이랬다. 로스엔젤레스 인근 윌슨산에는 광원과 거울, 회전팔면체 프리즘을 설치했고, 35km 후에는 샌안토니오 산에 반사경을 설치했다. 첫째, 렌즈와 슬릿을 통한 빛은 고속 회전자의 도움으로 회전하는 프리즘에 떨어졌습니다(528 rps의 속도로).
실험 참가자는 광원의 이미지가 접안렌즈에서 명확하게 보이도록 회전 속도를 조정할 수 있었습니다. 피크 사이의 거리와 회전 주파수를 알고 있었기 때문에 Michelson은 빛의 속도 값인 299796km/s를 결정했습니다.
과학자들은 마침내 20 세기 후반에 빛의 속도를 결정했습니다. 그 때, 복사 주파수의 가장 높은 안정성을 특징으로하는 메이저와 레이저가 만들어졌습니다. 70년대 초에는 측정 오차가 1km/s로 떨어졌습니다. 그 결과, 1975년에 개최된 제15차 도량형 총회의 권고에 따라 진공에서 빛의 속도는 이제 299792.458km/s와 같다고 가정하기로 결정되었습니다.
빛의 속도는 우리가 달성할 수 있습니까?
우주의 먼 구석을 탐사하는 것은 우주선이 엄청난 속도로 비행하지 않고는 생각할 수 없다는 것이 분명합니다. 빛의 속도로 바람직합니다. 그러나 이것이 가능합니까?
광속 장벽은 상대성 이론의 결과 중 하나입니다. 아시다시피, 속도의 증가는 에너지의 증가를 필요로 합니다. 빛의 속도는 거의 무한한 에너지를 필요로 합니다.
아아, 물리학 법칙은 이에 대해 단호하게 반대합니다. 300,000km / s의 우주선 속도에서 수소 원자와 같은 입자를 향해 날아가는 입자는 10,000시버트 / s에 해당하는 강력한 방사선의 치명적인 소스로 바뀝니다. 이것은 Large Hadron Collider 안에 있는 것과 거의 같습니다.
존스 홉킨스 대학의 과학자들에 따르면, 자연에는 그러한 무시무시한 우주 방사선으로부터 적절한 보호 장치가 없습니다. 성간 먼지의 영향으로 인한 침식은 우주선의 파괴를 완료합니다.
광속의 또 다른 문제는 시간 팽창입니다. 동시에 노년은 훨씬 더 길어질 것입니다. 시야는 또한 곡률을 겪을 것이며, 그 결과 선박의 궤적이 마치 터널 내부와 같이 지나갈 것이며, 그 끝에서 승무원은 빛나는 섬광을 보게 될 것입니다. 절대적인 칠흑 같은 어둠이 배 뒤에 남을 것입니다.
따라서 가까운 장래에 인류는 자신의 고속 "식욕"을 광속의 10%로 제한해야 할 것입니다. 이것은 지구에 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리(4.22광년)가 날아가는 데 약 40년이 걸린다는 것을 의미합니다.
빛의 속도를 측정하는 방법에는 천문학적 방법과 다양한 실험 기법이 있습니다. 측정 정확도 와 함께지속적으로 증가하고 있습니다. 이 표에는 빛의 속도 결정에 대한 불완전한 실험 목록이 포함되어 있습니다.
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데이트 |
실험 |
실험 방법 |
측정 결과, km/s |
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1676 1725 1849 1850 1857 1868 1875 1880 1883 1883 1901 1907 1928 1932 1941 1952 |
뢰머 브래들리 피조 푸코 베버-콜라우쉬 맥스웰 코르누 마이컬슨 톰슨 뉴컴 페로틴 장미와 도시락 미텔립테트 피스와 피어슨 앤더슨 프룸 |
목성의 달의 일식 광수차 추진체 회전 거울 전자기 상수 전자기 상수 회전 거울 회전 거울 전자기 상수 회전 거울 회전 거울 전자기 상수 커 셔터 셀 회전 거울 커 셔터 셀 마이크로파 간섭계 |
214 459 308 000 313 290 298 000 310 000 288 000 299 990 299 910 282 000 299 880 299 777 299 784 299 778 299 774 299 782 299 792.45 |
사진은 사진 자체의 복제를 보여줍니다 뢰머,뿐만 아니라 도식적 해석.
Roemer의 천문학적 방법은 측정을 기반으로 합니다. 속도 목성 위성의 일식에 대한 지구 관측의 빛... 목성은 여러목성 근처의 지구에서 볼 수 있는 위성 또는
시간의 특정 순간에 지구를 보자Z1과 목성 J1은 대립하고 있으며, 이때 지구에서 관측된 목성의 위성 중 하나가 목성의 그림자 속으로 사라진다(위성은 그림에 표시되지 않음). 그런 다음 R과 r 목성과 지구의 궤도 반경과 c로 표시하면에타 지구에서 태양 C와 관련된 좌표계에서 목성의 그림자로 위성의 출발은 목성과 관련된 기준 시간 프레임에서 발생하는 것보다 (R-r) / s 초 늦게 기록됩니다.
0.545년 후 지구 Z2와 목성 U2가 연결됩니다. 이때 목성의 동일한 위성의 n 번째 일식이 발생하면 지구에서 (R + r) / s 초의 지연으로 기록됩니다. 따라서 목성 주위를 도는 위성의 공전 주기가 t이면 지구에서 관측된 첫 번째 일식과 n번째 일식 사이의 시간 간격 T1은 다음과 같습니다.
또 다른 0.545년 후에 지구 Z3와 목성 J3는 다시 대립할 것입니다. 이 시간 동안 목성 주위의 위성의 (n-1) 회전과 일식 (n-1)이 발생했으며, 그 중 첫 번째는 지구와 목성이 위치 Z2와 Yu2를 차지할 때 발생했으며 마지막은 위치를 차지할 때 발생했습니다. Z3와 Yu3. 첫 번째 일식은 지구에서 지연 (R + r) / s로 관찰되었으며 마지막 일식은 위성이 목성의 그림자에 들어간 순간과 관련하여 지연 (R-r) / s로 관찰되었습니다. 따라서 이 경우 우리는
Roemer는 시간 간격 T1과 T2를 측정하여 T1-T2 = 1980초임을 발견했습니다. 그러나 위에 작성된 공식에서 T1-T2 = 4r / s, 따라서 c = 4r / 1980 m / s를 따릅니다. 1,500,000,000km에 해당하는 지구에서 태양까지의 평균 거리인 r을 취하면 빛의 속도에 대해 3.01 * 10 6 m/s의 값을 찾습니다.
이 결과는 빛의 속도를 최초로 측정한 것입니다.
1725g. 제임스 브래들리천정(즉, 바로 머리 위)에 위치한 용의 별이 지름 40.5초의 거의 원형 궤도에서 1년 주기로 겉보기 운동을 한다는 것을 발견했습니다. 창공의 다른 곳에서 볼 수 있는 별의 경우 Bradley도 비슷한 겉보기 운동을 관찰했습니다. 일반적으로 타원형입니다.
Bradley가 관찰한 현상을 수차라고 합니다. 별 자체의 움직임과 관련이 없습니다. 수차의 이유는 빛의 속도의 크기가 유한하고 관찰이 지구에서 수행되어 특정 속도 v로 궤도를 이동한다는 사실에 있습니다.
별의 겉보기 궤적이 지구에서 보이는 원뿔의 열린 각도는 다음 식에 의해 결정됩니다. tgα = ν / c
각도 알기 α 그리고 지구의 공전 속도 v, 빛의 속도 c를 결정할 수 있습니다.
그는 308,000km / s와 같은 빛의 속도 값을 얻었습니다.
1849년에 처음으로 빛의 속도 측정이 실험실 조건에서 수행되었습니다. A. 피조... 그의 방법은 톱니바퀴 방법이라고 불렸다. 그의 방법의 특징은 광속(톱니바퀴)의 규칙적인 차단에 의해 수행되는 신호의 시작 및 반환 순간의 자동 등록입니다.
그림은 톱니바퀴 방법으로 빛의 속도를 결정하기 위한 실험을 도식화한 것이다.
광원의 빛은 차단기(회전하는 바퀴의 톱니)를 통과하고 거울에서 반사되어 다시 톱니바퀴로 돌아갑니다. 바퀴와 거울 사이의 거리, 바퀴의 톱니 수, 회전 속도를 알면 빛의 속도를 계산할 수 있습니다.
거리 D, 톱니 수 z, 회전 각속도(초당 회전 수) v를 알면 빛의 속도를 결정할 수 있습니다. 그는 그것을 313,000km / s와 동일하게 얻었습니다.
평생 미국 물리학자 알버트 에이브러햄 마이컬슨(1852-1931)는 빛의 속도를 측정하는 방법을 개선했습니다. 점점 더 복잡한 설치를 생성하면서 그는 최소한의 오류로 결과를 얻으려고 노력했습니다. 1924-1927년에 마이컬슨은 윌슨 산 정상에서 샌안토니오 정상(약 35km 거리)까지 광선을 보내는 실험 계획을 개발했습니다. 회전 셔터에는 극도로 정밀하게 제조되고 초당 최대 528회전을 회전하는 특수 설계된 고속 로터로 구동되는 회전 거울이 사용되었습니다.
로터의 회전 주파수를 변경함으로써 관찰자는 접안 렌즈에서 광원의 안정적인 이미지를 얻을 수 있었습니다. 설치 사이의 거리와 거울의 회전 빈도를 알면 빛의 속도를 계산할 수 있습니다.
1924년부터 1927년 초까지 5번의 독립적인 일련의 관측이 수행되었으며 거리와 로터 속도 측정의 정확도가 높아졌습니다. 평균 측정 결과는 초당 299,798km였습니다.
모든 Michelson의 측정 결과는 c = (299796 ± 4) km / s로 쓸 수 있습니다.
위 그림은 마이컬슨 실험의 다이어그램을 보여줍니다. 아래 그림은 실험의 단순화된 다이어그램을 보여줍니다. 사용자는 팔각 프리즘의 회전 주파수를 변경하여 광 펄스의 움직임을 관찰하고 관찰자의 접안 렌즈에 떨어뜨릴 수 있습니다.
주파수는 2초 –1 단계로 초당 0에서 1100회전까지 변경할 수 있습니다. 실험에서 주파수를 설정하기 쉽게 하기 위해 거친 속도 조절 노브를 만들었으며, 주파수 창 오른쪽에 있는 추가 키를 사용하여 보다 정밀한 설정을 할 수 있습니다. 최적의 결과는 528 및 1056 rps에서 달성됩니다. 0회전에서 정적 광선이 광원에서 관찰자에게로 당겨집니다.
528초 -1의 거울 회전 주파수에서 관찰자가 빛의 출현을 기록하는 실험을 위해 빛의 속도를 계산하는 예.
여기서 ν와 T는 팔면체 프리즘의 주파수와 회전 주기이고, τ 1은 광선이 한 설비에서 다른 설비로 거리 L을 이동하고 되돌아오는 데 걸리는 시간이며, 또한 한 설비의 회전 시간입니다. 거울의 얼굴.
www.school-collection.edu.ru의 자료를 기반으로 함
빛의 속도를 결정하는 실험실 방법은 본질적으로 갈릴레오의 방법을 개선한 것입니다.
a) 인터럽트 방법.
Fizeau(1849)는 실험실 조건에서 처음으로 빛의 속도 측정을 수행했습니다. 그의 방법의 특징은 광속(톱니바퀴)을 규칙적으로 차단하여 수행되는 신호 시작 및 반환 순간의 자동 등록입니다. Fizeau 실험의 계획은 그림 1에 나와 있습니다. 9.3. 광원에서 나오는 빛 NS회전하는 바퀴의 톱니 사이로 이동 여거울에 미디엄반사되어 다시 치아 사이를 지나 관찰자에게 전달되어야 합니다. 편의상 접안렌즈 이자형, 관찰용으로 반대쪽에 배치됩니다. NS그리고 빛은 NS NS 여반투명 거울을 사용하여 N... 바퀴가 회전하고 더 나아가 빛의 이동 중에 다음과 같은 각속도로 NS NS 미디엄치아 대신에 슬롯이 있고 그 반대의 경우에도 반환된 빛은 접안렌즈로 전달되지 않고 관찰자는 빛을 볼 수 없습니다(첫 번째 일식). 각속도가 증가함에 따라 빛은 부분적으로 관찰자에게 도달합니다. 이빨과 틈의 너비가 같으면 두 배 속도에서는 최대 빛이 발생하고 세 배 속도에서는 두 번째 일식이 발생합니다. 거리를 알기 오전=NS, 치아 수 지, 회전 각속도(초당 회전 수) N, 빛의 속도를 계산할 수 있습니다.
| 쌀. 9.3. 인터럽트 방법의 경험 계획. |
또는 ~와 함께=2Dzn.
결정의 주요 어려움은 일식 순간의 정확한 결정에 있습니다. 정확도는 거리에 따라 증가합니다. NS그리고 더 높은 차수의 일식이 관찰되도록 허용하는 인터럽트 속도로. 따라서 Perrotin은 다음에서 관찰을 수행했습니다. NS= 46km이고 32차 일식을 관찰했습니다. 이러한 조건에서는 조리개가 높은 설치, 깨끗한 공기(산에서 관찰), 우수한 광학 및 강한 광원이 필요합니다.
최근에는 회전하는 바퀴 대신 빛을 차단하는 다른 고급 방법이 성공적으로 사용되었습니다.
b) 회전 거울 방식.
Foucault(1862)는 공기 중의 빛의 속도를 다른 매체(물)의 빛의 속도와 비교하기 위해 훨씬 더 일찍(1838) Arago가 제안한 두 번째 방법을 성공적으로 구현했습니다. 이 방법은 회전 거울을 사용하여 짧은 시간 간격을 매우 신중하게 측정하는 방법을 기반으로 합니다. 실험 계획은 Fig. 9.4. 광원에서 나오는 빛 NS렌즈로 안내 엘회전하는 거울에 NS, 두 번째 거울 방향으로 반사 와 함께그리고 2번길을 지나서 돌아간다. CR=2NS~ 동안 NS... 이 시간은 거울의 회전 각도로 추정됩니다. NS회전 속도가 정확히 알려져 있습니다. 회전 각도는 반환된 빛에 의해 주어진 스폿의 변위 측정에서 결정됩니다. 측정은 접안렌즈를 사용하여 이루어집니다 이자형그리고 반투명한 접시 미디엄이전 방법과 동일한 역할을 합니다. NS 1 - 고정 거울이 있는 토끼의 위치 NS, NS " 1 - 거울이 회전할 때. 푸코 설치의 중요한 특징은 거울로 사용되었다는 것입니다. 와 함께회전축에 곡률 중심이 있는 오목 구형 거울 NS... 이로 인해 반사된 빛은 NS NS 와 함께, 항상 다시 시작 NS; 평면 거울을 사용하는 경우 와 함께이것은 특정 상호 방향에서만 발생합니다. NS그리고 와 함께광선의 반사 원뿔의 축이 정상적으로 위치할 때 와 함께.
푸코는 Arago의 원래 계획에 따라 물 속에서 빛의 속도를 측정하는 장치의 도움으로 거리를 줄일 수 있었습니다. RС거울이 초당 800 회전을 제공하는 최대 4m. 푸코의 측정은 빛의 파동 이론의 아이디어에 따라 물에서 빛의 속도가 공기보다 느리다는 것을 보여주었습니다.
마지막(1926) 마이컬슨 설치는 두 산봉우리 사이에 수행되었으므로 결과는 거리 NS»35.4km(더 정확하게는 35,373.21m). 528 rev / s의 속도로 회전하는 팔면체 강철 프리즘이 거울 역할을했습니다.
빛이 완전한 경로를 만드는 데 걸린 시간은 0.00023초이므로 거울이 1/8 회전하는 시간이 주어졌고 빛은 프리즘의 가장자리에 떨어졌습니다. 따라서 스폿의 변위는 상대적으로 미미했고, 전체 변위가 0.7mm에 불과했던 푸코의 첫 번째 실험에서와 같이 그 위치의 결정이 주요 측정값이 아닌 보정 역할을 했다.
전파의 전파 속도에 대한 매우 정확한 측정도 이루어졌습니다. 이 경우 전파 측지 측정이 사용되었습니다. 정확한 삼각 측량 측정과 함께 무선 신호를 사용하여 두 지점 사이의 거리를 결정합니다. 이 방법으로 얻은 가장 좋은 값은 진공으로 환원되며 c = 299 792 ± 2.4km/s입니다. 마지막으로 원통형 공진기에서 발생하는 정상파 방식으로 전파의 속도를 결정하였다. 이 이론은 공진기의 크기와 공진 주파수에 대한 데이터를 파도의 속도와 연관시키는 것을 가능하게 합니다. 실험은 진공 공진기로 수행되었으므로 진공 감소가 필요하지 않았습니다. 이 방법으로 얻은 최상의 값은 s = 299 792.5 ± 3.4km/s입니다.
c) 빛의 위상 및 그룹 속도.
이러한 측정을 단기간에 수행할 수 있는 빛의 속도를 결정하는 실험실 방법을 사용하면 다양한 매체에서 빛의 속도를 결정할 수 있으므로 빛의 굴절 이론의 관계를 확인할 수 있습니다. 이미 여러 번 언급했듯이 뉴턴의 이론에서 빛의 굴절률은 N= 죄 NS/ 죄 NS=υ 2 /υ 1, 파동 이론에서 N= 죄 NS/ 죄 NS=υ 1 /υ 2, 어디 υ 1은 첫 번째 매질에서 빛의 속도이고, υ 2 - 두 번째 매체에서 빛의 속도. Arago는 또한 이 차이에서 십자형 실험의 가능성을 보았고 Huygens에서 다음과 같이 공기와 물에서 빛의 속도의 비율에 대한 값을 가까운 푸코가 수행한 실험 아이디어를 제안했습니다. ' 이론이고, 뉴턴의 이론에서 다음과 같이 아니다.
굴절률의 일반적인 정의 N= 죄 NS/ 죄 NS=υ 1 /υ 2 두 매질의 경계에서 수직 파동의 방향 변화로부터 이 두 매질에서 파동의 위상 속도 비율을 제공합니다. 그러나 위상 속도의 개념은 시간적으로 무한히 존재하고 공간에서 무한히 울부짖어야 하기 때문에 실제로 실현할 수 없는 엄격한 단색 파동에만 적용할 수 있습니다.
실제로 우리는 항상 시간과 공간의 제약을 받는 다소 복잡한 충동을 가지고 있습니다. 그러한 임펄스를 관찰할 때, 우리는 그것의 특정한 위치, 예를 들어 전자기 임펄스인 전기장 또는 자기장의 최대 범위의 위치를 골라낼 수 있습니다. 펄스의 속도는 모든 지점의 전파 속도로 식별할 수 있습니다(예: 최대 필드 강도 지점).
그러나 매체(진공 제외)는 일반적으로 분산이 특징입니다. 단색파는 길이에 따라 다른 위상 속도로 전파되고 펄스가 변형되기 시작합니다. 이 경우 펄스 속도의 문제는 더 복잡해집니다. 분산이 크지 않으면 펄스 변형이 천천히 발생하고 파동 펄스의 특정 필드 진폭(예: 최대 필드 진폭)의 움직임을 추적할 수 있습니다. 그러나 Rayleigh가 명명한 충동의 이동 속도는 그룹 속도, 구성 단색파의 위상 속도와 다릅니다.
계산의 단순성을 위해 펄스를 무한한 수의 가까운 사인파의 컬렉션이 아니라 주파수가 가까운 동일한 진폭의 두 사인파의 컬렉션으로 생각할 것입니다. 이러한 단순화로 현상의 주요 특징이 보존됩니다. 따라서 우리의 충동 또는 파동 그룹은 두 개의 파동으로 구성됩니다.
여기서 진폭은 동일하고 주파수와 파장은 서로 거의 다르지 않습니다.
여기서 및 는 작은 값입니다. 임펄스(파동군) ~에금액이 있다 ~에 1 및 ~에 2, 즉
표기법을 도입하여 우리의 운동량을 형식으로 나타냅니다. NS끊임없이 변화하는 것이 아니라 시간과 공간에 따라 변화하지만 천천히 변화하기 때문에 δω 그리고 δk- 작은(비교하여 ω 0과 κ 0) 값. 따라서 말의 부주의를 가정하면 우리의 충동을 진폭이 천천히 변하는 정현파로 간주할 수 있습니다.
따라서 Rayleigh에 따르면 임펄스(그룹)의 속도는 그룹 속도, 이동 속도가 있습니다 진폭따라서, 에너지움직이는 펄스에 의해 운반됩니다.
따라서 단색파는 위상 속도가 특징입니다. υ=ω /κ , 이는 이동 속도를 의미합니다. 단계, 그리고 임펄스는 그룹 속도에 의해 특징지어집니다 유 = dω/dk이 펄스의 필드 에너지 전파 속도에 해당합니다.
사이의 연관성을 찾는 것은 어렵지 않다. 유그리고 υ ... 물론,
또는, 이후 및 따라서,
저것들. 마지막으로
(레일리 공식).
차이점 유그리고 υ 더 중요할수록 분산이 커집니다. 듀/dλ... 편차가 없는 경우( 듀/dλ= 0) 우리는 유 = υ... 이 경우는 이미 언급했듯이 진공 상태에서만 발생합니다.
Rayleigh는 빛의 속도를 결정하는 잘 알려진 방법에서 우리는 기술의 본질에 따라 지속적으로 지속되는 파동을 다루는 것이 아니라 작은 부분으로 분해한다는 것을 보여주었습니다. 인터럽트 방법의 톱니바퀴 및 기타 인터럽트는 빛의 여기를 약화시키고 증가시킵니다. 파도의 그룹. 상황은 주기적 정전에 의해 빛이 차단되는 Rohmer의 방법과 유사합니다. 회전 거울 방식에서는 거울이 충분히 회전하면 빛도 관찰자에게 도달하지 않습니다. 이 모든 경우에 분산 매질에서 위상 속도가 아닌 그룹 속도를 측정합니다.
Rayleigh는 빛 수차 방법에서 빛이 인위적으로 차단되지 않기 때문에 즉각적인 위상 속도를 측정한다고 믿었습니다. 그러나 Ehrenfest(1910)는 빛의 수차 관찰이 원칙적으로 Fizeau 방법과 구별할 수 없음을 보여주었습니다. 그룹 속도도 제공합니다. 실제로 수차 경험은 다음과 같이 요약될 수 있습니다. 구멍이 있는 두 개의 디스크가 공통 축에 단단히 고정되어 있습니다. 빛은 이 구멍을 연결하는 선을 따라 보내져 관찰자에게 도달합니다. 전체 장치를 빠르게 회전시키도록 합시다. 빛의 속도는 유한하기 때문에 빛은 두 번째 구멍을 통과하지 못합니다. 빛을 전달하려면 디스크와 빛의 속도 비율에 의해 결정되는 각도만큼 다른 디스크에 대해 하나의 디스크를 회전해야 합니다. 이것은 전형적인 수차 경험입니다. 그러나 구멍이있는 두 개의 회전 디스크 대신 하나의 디스크와 빔을 돌리기위한 거울이있는 Fizeau 실험과 다르지 않습니다. 본질적으로 두 개의 디스크: 실제 디스크와 고정된 거울에 반사된 디스크. 따라서 수차 방법은 인터럽트 방법과 동일합니다. 그룹 속도.
따라서 Michelson의 물과 이황화탄소 실험에서 상 속도보다는 기의 비율이 측정되었습니다.
빛의 속도를 측정하는 방법에는 천문학적 방법과 다양한 실험 기법이 있습니다. 측정 정확도 ~와 함께지속적으로 증가하고 있습니다. 이 표는 빛의 속도를 결정하기 위한 실험 작업의 불완전한 목록을 제공합니다.
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실험 |
실험 방법 |
측정 결과, km/s |
실험 오류, |
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베버-콜라우쉬 맥스웰 마이컬슨 페로틴 장미와 도시락 미텔립테트 피스와 피어슨 앤더슨 |
목성의 달의 일식 광수차 추진체 회전 거울 전자기 상수 전자기 상수 회전 거울 회전 거울 전자기 상수 회전 거울 회전 거울 전자기 상수 커 셔터 셀 회전 거울 커 셔터 셀 마이크로파 간섭계 |
그림은 여러 해에 얻은 빛의 속도 수치를 그래픽으로 나타냅니다(그림 Olimpusmicro.com).
과학 및 기술 분야의 발전에 따라 측정 정확도가 어떻게 변했는지 추적할 수 있습니다.
빛의 속도를 최초로 성공적으로 측정한 것은 1676년으로 거슬러 올라갑니다.
그림은 Röhmer가 직접 그린 그림과 도식적 해석을 보여줍니다.
Roemer의 천문학적 방법은 측정을 기반으로 합니다. 목성 위성의 일식에 대한 지구 관측의 빛의 속도... 목성에는 목성 근처의 지구에서 볼 수 있거나 그 그림자에 숨겨진 여러 위성이 있습니다. 목성의 위성에 대한 천문 관측에 따르면 목성의 특정 위성에 대한 두 개의 연속 일식 사이의 평균 시간 간격은 관찰하는 동안 지구와 목성이 서로 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 달려 있습니다.그림에서 : Roemer의 방법. S - 태양, U - 목성, W - 지구
어떤 순간에 지구 Z1과 목성 J1이 반대 방향에 있다고 가정하고, 이 순간 지구에서 관찰된 목성의 위성 중 하나가 목성의 그림자 속으로 사라진다(위성은 그림에 표시되지 않음) ). 그런 다음 로 표시하면 R 및 r 목성과 지구 궤도의 반지름c는 태양 C와 관련된 좌표계에서 빛의 속도이며, 지구에서 위성이 목성의 그림자로 출발하는 것은 ( NS- r) / s 초 이후 목성과 관련된 기준 시간 프레임에서 발생합니다.
0.545년 후 지구 Z2와 목성 U2가 연결됩니다. 이 시간에 있다면목성의 동일한 위성의 n 번째 일식, 지구에서는 ( R + r) / 초. 따라서 목성을 중심으로 한 위성의 공전 주기가t, 시간 간격T1은 첫 번째와지구에서 관찰된 n번째 일식은 다음과 같습니다.
또 다른 0.545년 후에 지구 Z3와 목성 J3는 다시 대립할 것입니다. 이 기간 동안(n-1) 목성 주위의 위성의 회전 및 (n-1) 일식, 첫 번째는 지구와 목성이 Z2와 Yu2 위치를 차지할 때 발생하고 마지막은 Z3과 Yu3 위치를 차지할 때 발생합니다. 첫 번째 일식은 지구에서 지연으로 관찰되었습니다( R + r) / с, 후자는 지연 ( R-R) / c 위성이 목성의 그림자를 떠나는 순간과 관련하여. 따라서 이 경우 우리는
Roemer는 시간 간격 T1과 T2를 측정하여 T1-T2 = 1980초임을 발견했습니다. 그러나 위에 작성된 공식에서 T1-T2 = 4 r / c, 그래서 c = 4 r / 1980m / 초. 취득r, 지구에서 태양까지의 평균 거리, 1,500,000,000km, 우리는 빛의 속도에 대해 값 3.01 * 10을 찾습니다. 6미터/초
1725-1728년에 수차를 관찰하여 빛의 속도를 결정했습니다. 브래들리는 별의 연간 시차가 있는지 알아보기 위해 관찰에 착수했습니다. 지구의 궤도 운동을 반영하고 지구에서 별까지의 거리의 유한성과 관련된 궁창에서 별의 명백한 변위.
Bradley도 비슷한 편견을 발견했습니다. 그는 관찰된 현상을 설명했는데, 광수차, 빛의 전파 속도의 유한 값을 사용하여 이 속도를 결정했습니다.
각도 알기 α 그리고 지구의 공전 속도 v, 빛의 속도 c를 결정할 수 있습니다.
그는 308,000km / s와 같은 빛의 속도 값을 얻었습니다.
광수차는 1년 동안 지구의 속도 방향의 변화와 관련이 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 일정한 속도는 아무리 크더라도 수차의 도움으로 감지할 수 없습니다. 왜냐하면 그러한 움직임으로 별에 대한 방향은 변경되지 않고 이 속도의 존재와 그것이 만드는 각도를 판단할 방법이 없기 때문입니다 별 방향으로. 빛의 수차를 통해 우리는 지구의 속도 변화에 대해서만 판단할 수 있습니다.
1849년 A. Fizeau는 실험실 조건에서 빛의 속도를 최초로 결정했습니다. 그의 방법은 톱니바퀴 방법이라고 불렸다.그의 방법의 특징은 광속(톱니바퀴)의 규칙적인 차단에 의해 수행되는 신호의 시작 및 반환 순간의 자동 등록입니다.
그림 3. 톱니바퀴 방법으로 빛의 속도를 결정하기 위한 실험의 계획.
광원의 빛은 차단기(회전하는 바퀴의 톱니)를 통과하고 거울에서 반사되어 다시 톱니바퀴로 돌아갑니다. 바퀴와 거울 사이의 거리, 바퀴의 톱니 수, 회전 속도를 알면 빛의 속도를 계산할 수 있습니다.
거리 D, 치아 수를 알면 z, 회전 각속도(초당 회전 수)v, 빛의 속도를 결정할 수 있습니다. 그는 그것을 313,000km / s와 동일하게 얻었습니다.
측정의 정확도를 더욱 향상시키기 위해 많은 방법이 개발되었습니다. 곧 공기의 굴절률을 고려하는 것이 필요하게 되었습니다. 그리고 곧 1958년에 Froome은 마이크로파 간섭계와 전자 광학 셔터(Kerr cell)를 사용하여 299792.5km/s에 해당하는 빛의 속도 값을 얻었습니다.
