Muitas pessoas sabem da existência de um conceito como a "velocidade da luz" desde a infância. Mas nem todo mundo sabe em detalhes sobre o fenômeno.

Muitos chamaram a atenção para o fato de que durante uma tempestade há um atraso entre um relâmpago e o som do trovão. O surto, em regra, chega até nós mais rapidamente. Isso significa que ele tem maior velocidade que o som. Qual é a razão para isto? Qual é a velocidade da luz e como é medida?

Qual é a velocidade da luz?

Vamos primeiro entender qual é a velocidade da luz. Cientificamente, essa é uma quantidade que mostra a rapidez com que os raios se movem no vácuo ou no ar. Você também precisa saber o que é a luz. Esta é a radiação que é percebida pelo olho humano. A velocidade depende das condições ambientais, bem como de outras propriedades, por exemplo, refração.

Fato interessante: Demora 1,25 segundos para a luz viajar da Terra para um satélite, a lua.

Qual é a velocidade da luz em suas próprias palavras?

Simplificando, a velocidade da luz é o período de tempo em que um feixe de luz percorre qualquer distância. O tempo é geralmente medido em segundos. No entanto, alguns cientistas usam unidades diferentes. A distância também é medida de maneiras diferentes. Basicamente - este é um medidor. Ou seja, esse valor é considerado em m / s. A física explica o seguinte: um fenômeno que se move com uma certa velocidade (constante).

Para facilitar o entendimento, vejamos o exemplo a seguir. O ciclista se move a uma velocidade de 20 km / h. Ele quer alcançar o motorista do carro, cuja velocidade é de 25 km / h. Se você contar, o carro vai 5 km / h mais rápido que um ciclista. Com raios de luz, as coisas são diferentes. Não importa a rapidez com que a primeira e a segunda pessoas se movam, a luz, em relação a elas, se move com velocidade constante.

Qual é a velocidade da luz?

Quando não está no vácuo, várias condições afetam a luz. A substância através da qual os raios passam, inclusive. Se o número de metros por segundo não for alterado sem acesso ao oxigênio, em um ambiente com acesso aéreo, o valor será alterado.

A luz viaja mais lentamente através de vários materiais, como vidro, água e ar. Esse fenômeno recebe um índice de refração para descrever o quanto eles diminuem o movimento da luz. O vidro possui um índice de refração de 1,5, o que significa que a luz passa por ele a uma velocidade de cerca de 200 mil quilômetros por segundo. O índice de refração da água é de 1,3, e o índice de refração do ar é um pouco maior que 1, o que significa que o ar diminui ligeiramente a luz.

Portanto, depois de passar pelo ar ou pelo líquido, a velocidade diminui, ficando menor que no vácuo. Por exemplo, em vários reservatórios, a velocidade de movimento dos raios é 0,75 da velocidade no espaço. Além disso, com uma pressão padrão de 1,01 bar, a taxa diminui de 1,5 a 2%. Ou seja, em condições terrestres, a velocidade da luz varia dependendo das condições ambientais.

Para tal fenômeno, eles criaram um conceito especial - refração. Ou seja, a refração da luz. É amplamente utilizado em várias invenções. Por exemplo, um refrator é um telescópio com um sistema óptico. Além disso, com a ajuda disso, também são criados binóculos e outros equipamentos, cuja essência do trabalho é o uso da óptica.

Em geral, o menor raio pode ser refratado passando pelo ar comum. Ao passar por um vidro óptico especialmente criado, a velocidade é de aproximadamente 195 mil quilômetros por segundo. Isso é quase 105 mil km / s a ​​menos que a constante.

O valor mais preciso da velocidade da luz

Os físicos, ao longo dos anos, ganharam experiência na pesquisa da velocidade dos raios de luz. No momento, o valor mais preciso da velocidade da luz é 299.792 quilômetros por segundo. A constante foi estabelecida em 1933. O número ainda é relevante.

No entanto, surgiram outras dificuldades com a determinação do indicador.Isso ocorreu devido a um erro do medidor. Agora, o próprio medidor depende diretamente da velocidade da luz. É igual à distância que os raios viajam em um determinado número de segundos - 1 / velocidade da luz.

Qual é a velocidade da luz no vácuo?

Como a luz não é afetada por várias condições no vácuo, sua velocidade não muda como na Terra. A velocidade da luz no vácuo é de 299.792 quilômetros por segundo. Esse indicador é o limite. Acredita-se que nada no mundo possa se mover mais rápido, até mesmo corpos cósmicos que se movem bem rápido.

Por exemplo, um caça, um Boeing X-43, que excede a velocidade do som em quase 10 vezes (mais de 11 mil km / h), voa mais devagar que um feixe. O último se move mais de 96 mil quilômetros por hora mais rápido.

Como foi medida a velocidade da luz?

Os primeiros cientistas tentaram medir esse valor. Diferentes métodos foram utilizados. No período da antiguidade, as pessoas da ciência acreditavam que é infinito, portanto, é impossível medi-lo. Essa opinião permaneceu por muito tempo, até o século XVII-XVII. Naqueles dias, surgiram outros cientistas que sugeriram que o feixe tinha um fim e que a velocidade pode ser medida.

O famoso astrônomo da Dinamarca Olaf Roemer trouxe o conhecimento da velocidade da luz a um novo nível. Ele percebeu que o eclipse da lua de Júpiter está atrasado. Anteriormente, ninguém prestava atenção nisso. Portanto, ele decidiu calcular a velocidade.

Ele apresentou uma velocidade aproximada, que era igual a cerca de 220 mil quilômetros por segundo. Mais tarde, um cientista da Inglaterra James Bradley iniciou o estudo. Embora ele não estivesse completamente certo, ele abordou levemente os resultados da pesquisa atual.

Depois de algum tempo, a maioria dos cientistas se interessou por essa quantidade. A pesquisa envolveu pessoas de diferentes países. No entanto, até os anos 70 do século XX, não havia descobertas grandiosas. Desde a década de 1970, quando foram inventados lasers e masers (geradores quânticos), os cientistas realizaram pesquisas e obtiveram a velocidade exata. O valor atual é relevante desde 1983. Corrigidos apenas pequenos erros.

Experiência de Galileu

Um cientista da Itália surpreendeu todos os pesquisadores daqueles anos com a simplicidade e a genialidade de sua experiência. Ele conseguiu medir a velocidade da luz usando ferramentas comuns que estavam ao seu alcance.

Ele e seu assistente escalaram as colinas vizinhas, tendo calculado previamente a distância entre elas. Eles pegaram as lanternas acesas, equiparam-nos com amortecedores que abrem e fecham as luzes. Por sua vez, abrindo e fechando a luz, eles tentaram calcular a velocidade da luz. Galileu e o assistente sabiam com antecedência com que atraso abririam e fechariam a luz. Quando um é aberto, o outro faz o mesmo.

No entanto, o experimento foi um fracasso. Para fazê-lo funcionar, os cientistas teriam que ficar a uma distância de milhões de quilômetros um do outro.

A experiência de Römer e Bradley

Este estudo já foi brevemente escrito acima. Esta é uma das experiências mais progressistas da época. Römer usou o conhecimento em astronomia para medir a velocidade dos raios. Aconteceu no ano 76 do século XVII.

O pesquisador observou Io (o satélite de Júpiter) através de um telescópio. Ele descobriu o seguinte padrão: quanto mais nosso planeta se afasta de Júpiter, maior o atraso no eclipse de Io. O maior atraso foi de 21 a 22 minutos.

Supondo que o satélite esteja se afastando a uma distância igual ao comprimento do diâmetro da órbita, o cientista dividiu a distância pelo tempo. Como resultado, ele recebeu 214 mil quilômetros por segundo. Embora este estudo seja considerado muito aproximado, por ter sido aproximado, ele se aproximou do indicador atual.

No século 18, James Bradley complementou o estudo. Para fazer isso, ele usou a aberração - uma mudança na posição do corpo cósmico devido ao movimento da Terra ao redor do sol. James mediu o ângulo de aberração e, conhecendo a velocidade do nosso planeta, obteve um valor de 301 mil quilômetros por segundo.

Experiência Fizeau

Pesquisadores e pessoas comuns eram céticos em relação às experiências de Römer e James Bradley. Apesar disso, os resultados foram mais próximos da verdade e relevantes por mais de um século. No século 19, Arman Fizeau, um cientista da capital da França, Paris, contribuiu para a medição dessa quantidade. Ele usou o método do obturador rotativo. Além disso, como Galileu Galilei com seu assistente, Fizeau não observou corpos celestes, mas investigou em condições de laboratório.

O princípio da experiência é simples. Um raio de luz estava apontado para o espelho. Refletindo, a luz passava pelos dentes da roda. Em seguida, atingiu outra superfície refletora, localizada a uma distância de 8,6 km. A roda foi girada, aumentando a velocidade, até o feixe ser visível no espaço seguinte. Após os cálculos, o cientista recebeu um resultado de 313 mil km / s.

Mais tarde, o estudo foi repetido pelo físico e astrônomo francês Leon Foucault, recebendo um resultado de 298 mil km / s. O resultado mais preciso naquele momento. Medições posteriores foram realizadas com lasers e masers.

A velocidade superluminal é possível?

Existem objetos mais rápidos que a velocidade da luz. Por exemplo, raios de sol, sombras, vibrações de ondas. Embora teoricamente possam desenvolver velocidade superluminal, a energia que emitem não coincide com o vetor de seu movimento.

Se um feixe de luz passa, por exemplo, através de vidro ou água, os elétrons podem ultrapassá-lo. Eles não são limitados em velocidade de movimento. Portanto, nessas condições, a luz não se move mais rápido que qualquer um.

Esse fenômeno é chamado Efeito Vavilov-Cherenkov. Encontrado com mais frequência em reservatórios e reatores profundos.