광속은 어떻게 계산 되나요? 물리학에 대한 나의 지식은 고등학교까지 공부 한만큼 제한되어 있습니다. 내 마음에 떠오르는 한 가지 방법은 : 우리가 한 지점에서 다른 지점 (알려진 거리)으로 빛을 던지고 걸리는 시간을 측정하면 빛의 속도를 알 수 있다는 것입니다. 하지만 정확한 시간 측정 도구가 있습니까?
댓글
- 모든 속도와 마찬가지로 광속은 길이를 시간으로 나누어 계산합니다. 그 길이를 이동하는 데 필요합니다.
- @Georg : 기본적으로 그렇게 계산되는 속도는 없습니다. 속도와 관련된 수많은 물리 법칙이 있으며 그중 가장 적합한 것을 사용할 수 있습니다.
- @Marek, 그 비율로 속도가 계산되지 않습니까? 그러나 내 댓글의 목적을 설명하기 위해 iv id = “의 차이점을 생각하려면 " learnerfor "를 시작해야합니다. 8c16f7ebe6 “>
계산 " 및 " 측정 ". 구별하지 못하는 것은 초보자의 일반적인 실수입니다.
Answer
Wikipedia에서 :
현재 진공 상태에서 빛의 속도는 정확히 299,792,458m / s (초당 약 186,282 마일)로 정의됩니다. SI 단위의 고정 된 빛 속도 값은 미터가 이제 빛의 속도로 정의된다는 사실에 기인합니다.
다른 물리학 자들은 역사를 통해 빛의 속도를 측정하려고 시도했습니다. 갈릴레오는 17 세기에 빛의 속도를 측정하려고했습니다. 빛의 속도를 측정하기위한 초기 실험은 1676 년 덴마크 물리학 자 Ole Rømer에 의해 수행되었습니다. Ole은 망원경을 사용하여 목성과 위성 중 하나 인 Io의 움직임을 관찰했습니다. 이오 궤도의 겉보기주기의 불일치를 지적하면서 Rømer는 빛이 지구 궤도의 지름을 가로 지르는 데 약 22 분이 걸린다고 계산했습니다. [4] 불행히도 그 당시에는 그 크기가 알려지지 않았습니다. Ole이 지구 궤도의 지름을 알았다면 그는 227,000,000m / s의 속도를 계산했을 것입니다.
히 폴리 테 피조 (Hippolyte Fizeau)가 유럽에서 또 다른 더 정확한 빛의 속도 측정을 수행했습니다. Fizeau는 수 킬로미터 떨어진 거울에 광선을 비추 었습니다. 회전하는 톱니 바퀴가 광선이 광원에서 거울로 이동 한 다음 원점으로 돌아올 때 광선의 경로에 배치되었습니다. 일정한 회전 속도로 빔은 나가는 동안 바퀴의 한 틈과 돌아 오는 길의 다음 틈을 통과합니다. 거울까지의 거리, 바퀴의 톱니 수 및 회전 속도를 알고, Fizeau는 빛의 속도를 313,000,000m / s로 계산할 수있었습니다.
Léon Foucault는 1862 년에 회전 거울을 사용하여 298,000,000m / s의 값을 얻는 실험을 사용했습니다. Albert A. Michelson은 다음과 같은 실험을 수행했습니다. 1877 년부터 1931 년 사망까지 빛의 속도. 그는 1926 년에 푸코의 방법을 빛이 산에서 왕복하는 데 걸리는 시간을 측정하기 위해 회전 거울을 개선했습니다. Wilson에서 Mt. 캘리포니아의 샌 안토니오. 정확한 측정 결과 299,796,000m / s의 속도가 나왔습니다.
댓글
- 좋은 답변, +1. 추가로, 거리와 시간의 현대적인 정확한 측정은 항상 " 원자 시계 ", 즉 파장 또는 주기성을 기반으로합니다. 다양한 원자에서 방출되는 전자기 복사. 그들은 ' 당신이 언급 한 SI 정의에 의해 빛의 속도가 고정되기 전에 미터와 초가 어떻게 정의되었는지를 보여줍니다. 따라서 이러한 원자 시계 측정은 $ x \ approx ct $ 인 경우 거리 $ x $ 및 시간 $ t $의 매우 동일한 상대적 정확도를 산출합니다.
- 원자 시계는 저주파 마이크로파를 사용합니다. 초기 사람들은 메이저를 사용했습니다. 새로운 것들은 더 정확하기 위해 레이저로 물질을 식힌 다음 원자 분수에서 공동으로 공명 상태를 조사합니다. 거리는 유사한 복사 및 간섭계로 측정됩니다. 일반적으로 가장 짧은 파장이 가장 높은 정확도를 달성하는 데 사용됩니다 (충분한 거리의 경우).
- 와, 다음 질문은 사이의 거리는 어땠습니까? 두 산이 매우 정확하게 계산되었습니다!
- R ø mer는 어떻게 지구의 지름을 과대 평가 했습니까 ' s 궤도 (광분 단위)가 너무 많이 회전합니까?
답변
질문 제목은 빛의 속도 ($ c $)를 계산 하지만 몸은 $ c $ 측정 에 대해 묻습니다.다른 사람들이 측정 문제에 대해 대답했지만 원리에서 $ c $ 계산에 대해 약간 포함하고 싶습니다.
전자기 현상 인 빛은 Maxwell의 방정식으로 설명됩니다.
$$ \ begin {eqnarray} \ nabla \ cdot E & = & \ frac {\ rho} {\ epsilon_0} \\ \ nabla \ cdot B & = & 0 \\ \ nabla \ times E & = &-\ frac {\ partial B} {\ partial t} \\ \ nabla \ times B & = & \ mu_0 J + \ mu_0 \ epsilon_0 \ frac {\ partial E} {\ partial t} \ end {eqnarray} $$
여기서 $ \ rho $는 전하 밀도, $ J $는 전류 밀도, $ E $와 $ B $는 각각 전기장과 자기장, $ \ mu_0 $는 자유 공간의 자기 투자율, $ \ epsilon_0 $은 자유 공간의 전기 유전율. 전하가 없을 때 이러한 방정식에 대한 한 가지 해결책은 속도를 갖는 이동 평면파입니다.
$$ c = \ frac {1} {\ sqrt {\ mu_0 \ epsilon_0}} $$
물론 이것은 $ \ mu_0 $ 및 $ \ epsilon_0 $을 측정하는 문제를 남기지 만 빛이 진정한 전자기 현상이라는 사실을 보여주는 훌륭한 증거입니다. 추가로, $ \ mu_0 $ 및 $ \ epsilon_0 $는 매우 높은 시간 분해능 없이도 다양한 방법으로 측정 할 수 있습니다.