СКОРОСТЬ СВЕТА


СКОРОСТЬ СВЕТА
СКОРОСТЬ СВЕТА

       
в свободном пространстве (вакууме) с, скорость распространения любых электромагнитных волн (в т. ч. световых); одна из фундам. физических постоянных; представляет собой предельную скорость распространения любых физ. воздействий (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ) и инвариантна при переходе от одной системы отсчёта к другим. Величина с связывает массу и полную энергию материального тела; через неё выражаются преобразования координат, скоростей и времени при изменении системы отсчёта (Лоренца преобразования); она входит во мн. др. соотношения. С. с. в с р е д е с' зависит от показателя преломления среды n, различного для разных частот n излучения (Дисперсия света): с'(n) =c/n(n). Эта зависимость приводит к отличию групповой скорости от фазовой скорости света в среде, если речь идёт не о монохроматическом сеете (для С. с. в вакууме эти две величины совпадают). Экспериментально определяя с', всегда измеряют групповую С. с. либо т. н. скорость сигнала, или скорость передачи энергии, только в нек-рых спец. случаях не равную групповой.
Впервые С. с. определил в 1676 дат. астроном О. К. Рёмер по изменению промежутков времени между затмениями спутников Юпитера. В 1728 её установил англ. астроном Дж. Брадлей, исходя из своих наблюдений аберрации света звёзд. На Земле С. с. первым измерил — по времени прохождения светом точно известного расстояния (базы) — в 1849 франц. физик А. И. Л. Физо. (Показатель преломления воздуха очень мало отличается от единицы, и наземные измерения дают величину, весьма близкую к с.) В опыте Физо пучок света от источника S, отражённый полупрозрачным зеркалом N, периодически прерывался вращающимся зубчатым диском W, проходил базу MN (ок. 8 км) и, отразившись от зеркала М, возвращался к диску (рис. 1). Падая при этом на зубец, свет не достигал наблюдателя, а попавший в промежуток между зубцами свет можно было наблюдать через окуляр Е. По известным скоростям вращения диска определялось время прохождения светом базы.
СКОРОСТЬ СВЕТА1
Рис. 1. Определение скорости света методом Физо.
Физо получил значение с=313300 км/с. В 1862 франц. физик Ж. Б. Л. Фуко реализовал высказанную в 1838 франц. учёным Д. Араго идею, применив вместо зубчатого диска быстро вращающееся (512 об/с) зеркало. Отражаясь от зеркала, пучок света направлялся на базу и по возвращении вновь попадал на это же зеркало, успевшее повернуться на нек-рый малый угол (рис. 2). При базе всего в 20м Фуко нашёл, что С. с. равна 298000± ±500 км/с.
СКОРОСТЬ СВЕТА2
Рис. 2. Определение скорости света методом вращающегося зеркала (методом Фуко). S — источник света; R — быстровращаюшееся зеркало; С — неподвижное вогнутое зеркало, центр кривизны к-рого совпадает с осью вращения R (поэтому свет, отражённый С, всегда попадает обратно на R); М — полупрозрачное зеркало; L — объектив; Е — окуляр; RС — точно измеренное расстояние (база). Пунктиром показаны положение R, изменившееся за время прохождения светом пути RC и обратно, и обратный ход пучка лучей через L. Объектив L собирает отражённый пучок в точке S', а не в точке S, как это было бы при неподвижном зеркале R. Скорость света устанавливают, измеряя смещение SS'.
Схемы и осн. идеи опытов Физо и Фуко были многократно использованы в последующих работах по определению С. с. Полученное амер. физиком А. Майкельсоном (см. МАЙКЕЛЬСОНА ОПЫТ) в 1926 значение c=299796±4 км/с было тогда самым точным и вошло в интернац. таблицы физ. величин.
Измерения С. с. в 19 в. сыграли большую роль в физике, дополнительно подтвердив волн. теорию света (выполненное Фуко в 1850 сравнение С. с. одной и той же частоты v в воздухе и воде показало, что скорость в воде и=c/n(n), как и предсказывала волновая теория), а также установили связь оптики с теорией электромагнетизма — измеренная С. с. совпала со скоростью эл.-магн. волн, вычисленной из отношения эл.-магн. и электростатич. единиц электрич. заряда (опыты нем. физиков В. Вебера и Р. Кольрауша в 1856 и последующие более точные измерения англ. физика Дж. К. Максвелла). Это совпадение явилось одним из отправных пунктов при создании Максвеллом эл.-магн. теории света в 1864—73.
В совр. измерениях С. с. используется модернизир. метод Физо (модуляц. метод) с заменой зубчатого колеса на электрооптич., дифракц., интерференционный или к.-л. иной модулятор света, полностью прерывающий или ослабляющий световой пучок (см. МОДУЛЯЦИЯ СВЕТА). Приёмником излучения служит фотоэлемент или фотоэлектронный умножитель. Применение лазера в кач-ве источника света, УЗ модулятора со стабилизир. частотой и повышение точности измерения длины базы позволили снизить погрешности измерений и получить значение с=299792,5±0,15 км/с. Помимо прямых измерений С. с. по времени прохождения известной базы, широко применяются т. н. косвенные методы, дающие большую точность. Так, с помощью микроволнового вакуумиров. резонатора (англ. физик К. Фрум, 1958) при длине волны излучения l=4 см получено значение с=299792,5±0,1 км/с. С ещё меньшей погрешностью определяется С. с. как частное от деления независимо найденных l и n ат. или мол. спектральных линий. Амер. учёный К. Ивенсон и его сотрудники в 1972 по цезиевому стандарту частоты (см. КВАНТОВЫЕ СТАНДАРТЫ ЧАСТОТЫ) нашли с точностью до 11-го знака частоту излучения СН4-лазера, а по криптоновому стандарту частоты — его длину волны (ок. 3,39 мкм) и получили с=299792456,2±0,2 м/с. Однако эти результаты требуют дальнейшего подтверждения. Решением Генеральной ассамблеи Международного комитета по численным данным для науки и техники — КОДАТА (1973) С. с. в вакууме принято считать равной 299792458±1,2 м/с.
Как можно более точное измерение величины с чрезвычайно важно не только в общетеоретич. плане и для определения значений др. физ. величин, но и для практич. целей. К ним, в частности, относится определение расстояний по времени прохождения радио- или световых сигналов в радиолокации, оптической локации, светодальнометрии, в системах слежения за ИСЗ и т. д.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

СКОРОСТЬ СВЕТА

в свободном пространстве (вакууме) - скоростьраспространения любых электромагнитных волн (в т. ч. световых);одна из фундам. физ. постоянных; представляет собой предельную скоростьраспространения любых физ. воздействий (см. Относительности теория )и инвариантна при переходе от одной системы отсчёта к другой.

С. с. в среде с' зависит от показателя преломления среды n, различногодля разных частот v излучения ( Дисперсия света):8042-38.jpg. Эта зависимость приводит к отличию групповой скорости от фазовойскорости света в среде, если речь идёт не о монохроматич. свете (дляС. с. в вакууме эти две величины совпадают). Экспериментально определяя с', всегда измеряют групповую С. с. либо т. н. с к о р о с т ь сигнала, <или скорость передачи энергии, только в нек-рых спец. случаях не равнуюгрупповой.

Впервые С. с. определил в 1676 О. К. Рёмер (О. Ch. Roemer) по изменениюпромежутков времени между затмениями спутников Юпитера. В 1728 её установилДж. Брадлей (J. Bradley), исходя из своих наблюдений аберрации света звёзд. <В 1849 А. И. Л. Физо (А. Н. L. Fizeau) первым измерил С. с. по временипрохождения светом точно известного расстояния (базы); т. к. показательпреломления воздуха очень мало отличается от 1, то наземные измерения даютвеличину, весьма близкую к с. В опыте Физо пучок света от источника . (рис. 1), отражённый полупрозрачным зеркалом N, периодическипрерывался вращающимся зубчатым диском W, проходил базу MN (ок. 8 км) н, отразившись от зеркала М, возвращался к диску. Попадаяна зубец, свет не достигал наблюдателя, а попавший в промежуток между зубцамисвет можно было наблюдать через окуляр Е. По известным скоростямвращения диска определялось время прохождения светом базы. Физо получилзначение с = 313300 км/с В 1862 Ж . Б. Л. Фуко (J. В. L. Foucault)реализовал высказанную в 1838 идею Д. Араго (D. Arago), применив вместозубчатого диска быстровращающееся (512 об/с) зеркало. Отражаясь от зеркала, <пучок света направлялся на базу и по возвращении вновь попадал на это жезеркало, успевшее повернуться на нек-рый малый угол (рис. 2). При базевсего в 20 м Фуко нашёл, что С. с. равна 2980008042-41.jpg500 км/с. Схемы и осн. идеи опытов Физо и Фуко были многократно использованыв последующих работах по определению С. с. Полученное А. Майкельсоном (A.Michelson) (см. Майкельсона опыт )в 1926 значение 8042-42.jpgкм/с было тогда самым точным и вошло в интернац. таблицы физ. величин.
8042-39.jpg

Рис. 1. Определение скорости света методом Физо.

8042-40.jpg

Рис. 2. Определение скорости света методом вращающегося зеркала (методомФуко): S - источник света; R - быстровращающееся зеркало; С - неподвижноевогнутое зеркало, центр которого совпадает с осью вращения Я (поэтому свет, <отражённый С, всегда попадает обратно на R); М-полупрозрачное зеркало;L - объектив; Е - окуляр; RС - точно измеренное расстояние (база). Пунктиромпоказаны положение R, изменившееся за время прохождения светом пути RСи обратно, и обратный ход пучка лучей через объектив L, который собираетотражённый пучок в точке S', а не вновь в точке S, как это было бы принеподвижном зеркале Л. Скорость света устанавливают, измеряя смещение SS'.

Измерения С. с. в 19 в. сыграли большую роль в физике, дополнительноподтвердив волновую теорию света. Выполненное Фуко в 1850 сравнение С. <с. одной и той же частоты v в воздухе и воде показало, что скорость в воде 8042-43.jpgв соответствии с предсказанием волновой теории. Была также установленасвязь оптики с теорией электромагнетизма: измеренная С. с. совпала со скоростьюэл.-магн. волн, вычисленной из отношения эл.-магн. и эл.-статич. единицэлектрич. заряда [опыты В. Вебера (W. Weber) и Ф. Кольрауша (F. Kohlrausch)в 1856 и последующие более точные измерения Дж. К. Максвелла (J. С. Maxwell)].Это совпадение явилось одним из отправных пунктов при создании Максвелломв 1864-73 эл.-магн. теории света.

В совр. измерениях С. с. используется модернизиров. метод Физо (модуляц. <метод) с заменой зубчатого колеса на эл.-оптич., дифракц., интерференционныйили к.-л. иной модулятор света, полностью прерывающий или ослабляющий световойпучок (см. Модуляция света). Приёмником излучения служит фотоэлементпли фотоэлектронный умножитель. Применение лазера в качествеисточника света, УЗ-модулятора со стабилизиров. частотой и повышение точностиизмерения длины базы позволили снизить погрешности измерений и получитьзначение 8042-44.jpgкм/с. Помимо прямых измерений С. с. по времени прохождения известной базы, <широко применяются косвенные методы, дающие большую точность. Так, с помощьюмикроволнового вакуумиров. резонатора [К. Фрум (К. Froome), 1958] при длиневолны излучения 8042-45.jpg= 4 см получено значение 8042-46.jpgкм/с. С ещё меньшей погрешностью определяется С. с. как частное от делениянезависимо найденных 8042-47.jpgи v атомарных или молекулярных спектральных линий. К. Ивенсон (К.Evenson) и его сотрудники в 1972 по цезиевому стандарту частоты (см. Квантовыестандарты частоты )нашли с точностью до 11-го знака частоту излученияСН 4 -лазера, а по криптоновому стандарту частоты - его длинуволны (ок. 3,39 мкм) и получили 8042-48.jpg± 0,8 м/с. Решением Генеральной ассамблеи Международного комитета по численнымданным для науки и техники - КОДАТА (1973), проанализировавшей все имеющиесяданные, их достоверность и погрешность, С. с. в вакууме принято считатьравной 299792458 ±1,2 м/с.

Как можно более точное измерение величины с чрезвычайно важно не тольков общетеоретич. плане и для определения значении др. физ. величин, но идля практич. целей. К ним, в частности, относится определение расстоянийпо времени прохождения радио-или световых сигналов в радиолокации, оптическойлокации, светодальнометрии, в системах слежения ИСЗ и др.

Лит.: Вафиади В. Г., Попов Ю. В., Скорость света и ее значениев науке и технике, Минск, 1970; Тейлор В., Паркер В., Лангенберг Д., Фундаментальныеконстанты и квантовая электродинамика, пер. с англ., М., 1972. А. М. <Бонч-Бруевич.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "СКОРОСТЬ СВЕТА" в других словарях:

  • СКОРОСТЬ СВЕТА — СКОРОСТЬ СВЕТА, скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света c > 299,79?106 м/с; это предельная скорость распространения физических воздействий. В среде скорость света меньше, так, например, в стекле в 3 раза, а в воде …   Современная энциклопедия

  • Скорость света — СКОРОСТЬ СВЕТА, скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света c » 299,79´106 м/с; это предельная скорость  распространения физических воздействий. В среде скорость света меньше, так, например, в стекле в 3 раза, а в… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • СКОРОСТЬ СВЕТА — скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света c = 299 792 458 .1,2 м/с (на 1980). Это предельная скорость распространения любых физических воздействий (см. Относительности теория). В среде скорость света зависит от его… …   Большой Энциклопедический словарь

  • скорость света — Скорость распространения электромагнитного излучения. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 79. Физическая оптика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970 г.] Тематики физическая оптика EN velocity of light DE… …   Справочник технического переводчика

  • СКОРОСТЬ СВЕТА — одна из основных фундаментальных физических постоянных (обозначается с). С. с. равна скорости распространения любых электромагнитных волн (включая и световые) в вакууме: с = 299792458 м/с, или округлённо 300000 км/с = 3∙108 м/с. Величина с… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Скорость света — Солнечному свету требуется около 8 минут 19 секунд, чтобы достигнуть Земли Точные значения …   Википедия

  • Скорость света —         в свободном пространстве (вакууме) с, скорость распространения любых электромагнитных волн (См. Электромагнитные волны) (в т. ч. световых); одна из фундаментальных физических постоянных (См. Физические постоянные), огромная роль которой в …   Большая советская энциклопедия

  • скорость света — скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света с = 299792458 ± 1,2 м/с (на 1980). Это  предельная скорость распространения любых физических воздействий (см. Относительности теория). В среде скорость света зависит от его… …   Энциклопедический словарь

  • скорость света — šviesos greitis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. light velocity vok. Lichtgeschwindigkeit, f rus. скорость света, f pranc. vitesse de la lumière, f …   Automatikos terminų žodynas

  • скорость света — šviesos greitis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektromagnetinių bangų sklidimo laisvoje erdvėje (vakuume) greitis. Tai fizikinė konstanta: c = 299 792 458 m/s. atitikmenys: angl. speed of light; velocity of light vok …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Книги

Другие книги по запросу «СКОРОСТЬ СВЕТА» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.