--> Ñêîðîñòü ñâåòà. Ôèçèêà 11 êëàññ. Ìÿêèøåâ Èíòåðàêòèâíûå óïðàæíåíèÿ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 

 

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 11 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 8. Ñâåòîâûå âîëíû

 


ÃÄÇ Ôèçèêà 11 Ìÿêèøåâ

§ 59. Ñêîðîñòü ñâåòà

Êîãäà ìû ïîâîðà÷èâàåì âûêëþ÷àòåëü, òî âñÿ êîìíàòà ñðàçó æå îçàðÿåòñÿ ñâåòîì. Êàæåòñÿ, ÷òî ñâåòó ñîâñåì íå íàäî âðåìåíè, ÷òîáû äîñòèãíóòü ñòåí. Ïðåäïðèíèìàëèñü ìíîãî÷èñëåííûå ïîïûòêè îïðåäåëèòü ñêîðîñòü ñâåòà. Äëÿ ýòîãî ïûòàëèñü èçìåðèòü ïî òî÷íûì ÷àñàì âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòîâîãî ñèãíàëà íà áîëüøèå ðàññòîÿíèÿ (íåñêîëüêî êèëîìåòðîâ). Íî ýòè ïîïûòêè íå äàëè ðåçóëüòàòà. Íà÷àëè äóìàòü, ÷òî ðàñïðîñòðàíåíèå ñâåòà ñîâñåì íå òðåáóåò âðåìåíè, ÷òî ñâåò ëþáûå ðàññòîÿíèÿ ïðåîäîëåâàåò ìãíîâåííî. Îäíàêî îêàçàëîñü, ÷òî ñêîðîñòü ñâåòà íå áåñêîíå÷íî âåëèêà, è ýòà ñêîðîñòü áûëà â êîíöå êîíöîâ èçìåðåíà.

Àñòðîíîìè÷åñêèé ìåòîä èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè ñâåòà. Ñêîðîñòü ñâåòà âïåðâûå óäàëîñü èçìåðèòü äàòñêîìó ó÷åíîìó Î. иìåðó â 1676 ã. иìåð áûë àñòðîíîìîì, è åãî óñïåõ îáúÿñíÿåòñÿ èìåííî òåì, ÷òî îí èñïîëüçîâàë äëÿ èçìåðåíèé î÷åíü áîëüøèå, ïðîõîäèìûå ñâåòîì ðàññòîÿíèÿ. Ýòî ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ïëàíåòàìè Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû.

иìåð íàáëþäàë çàòìåíèÿ ñïóòíèêîâ Þïèòåðà — ñàìîé áîëüøîé ïëàíåòû Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû. Þïèòåð èìååò ÷åòûðíàäöàòü ñïóòíèêîâ. Áëèæàéøèé åãî ñïóòíèê — Èî — ñòàë ïðåäìåòîì íàáëþäåíèé иìåðà. Îí âèäåë, êàê ñïóòíèê ïðîõîäèë ïåðåä ïëàíåòîé, ïîãðóæàëñÿ â åå òåíü è ïðîïàäàë èç ïîëÿ çðåíèÿ. Çàòåì îí îïÿòü ïîÿâëÿëñÿ, êàê ìãíîâåííî âñïûõíóâøàÿ ëàìïà. Ïðîìåæóòîê âðåìåíè ìåæäó äâóìÿ âñïûøêàìè îêàçàëñÿ ðàâíûì 42 ÷ 28 ìèí. Òàêèì îáðàçîì, ýòà «ëóíà» ïðåäñòàâëÿëà ñîáîé ãðîìàäíûå íåáåñíûå ÷àñû, ÷åðåç ðàâíûå ïðîìåæóòêè âðåìåíè ïîñûëàâøèå ñâîè ñèãíàëû íà Çåìëþ.

Âíà÷àëå èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü â òî âðåìÿ, êîãäà Çåìëÿ ïðè ñâîåì äâèæåíèè âîêðóã Ñîëíöà áëèæå âñåãî ïîäîøëà ê Þïèòåðó (ðèñ. 8.2). Òàêèå æå èçìåðåíèÿ, ïðîâåäåííûå íåñêîëüêî ìåñÿöåâ ñïóñòÿ, êîãäà Çåìëÿ óäàëèëàñü îò Þïèòåðà, íåîæèäàííî ïîêàçàëè, ÷òî ñïóòíèê îïîçäàë ïîÿâèòüñÿ èç òåíè íà öåëûõ 22 ìèí ïî ñðàâíåíèþ ñ ìîìåíòîì âðåìåíè, êîòîðûé ìîæíî áûëî ðàññ÷èòàòü, çíàÿ ïåðèîä îáðàùåíèÿ Èî.

иìåð îáúÿñíÿë ýòî òàê: «Åñëè áû ÿ ìîã îñòàòüñÿ íà äðóãîé ñòîðîíå çåìíîé îðáèòû, òî ñïóòíèê âñÿêèé ðàç ïîÿâëÿëñÿ áû èç òåíè â íàçíà÷åííîå âðåìÿ; íàáëþäàòåëü, íàõîäÿùèéñÿ òàì, óâèäåë áû Èî íà 22 ìèí ðàíüøå. Çàïàçäûâàíèå â ýòîì ñëó÷àå ïðîèñõîäèò îòòîãî, ÷òî ñâåò óïîòðåáëÿåò 22 ìèí íà ïðîõîæäåíèå îò ìåñòà ìîåãî ïåðâîãî íàáëþäåíèÿ äî ìîåãî òåïåðåøíåãî ïîëîæåíèÿ». Çíàÿ âðåìÿ çàïàçäûâàíèÿ ïîÿâëåíèÿ Èî è ðàññòîÿíèå, êîòîðûì îíî âûçâàíî, ìîæíî îïðåäåëèòü ñêîðîñòü ñâåòà, ðàçäåëèâ ýòî ðàññòîÿíèå íà âðåìÿ çàïàçäûâàíèÿ. Ñêîðîñòü îêàçàëàñü ÷ðåçâû÷àéíî áîëüøîé, ïðèìåðíî 300 000 êì/ñ. Ïîòîìó-òî êðàéíå òðóäíî îïðåäåëèòü âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòà ìåæäó äâóìÿ óäàëåííûìè òî÷êàìè íà Çåìëå. Âåäü çà îäíó ñåêóíäó ñâåò ïðîõîäèò ðàññòîÿíèå, áîëüøåå äëèíû çåìíîãî ýêâàòîðà â 7,5 ðàçà.

Àñòðîíîìè÷åñêèé ìåòîä èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè ñâåòà

Ëàáîðàòîðíûå ìåòîäû èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè ñâåòà. Âïåðâûå ñêîðîñòü ñâåòà ëàáîðàòîðíûì ìåòîäîì óäàëîñü èçìåðèòü ôðàíöóçñêîìó ôèçèêó È. Ôèçî â 1849 ã.

 îïûòå Ôèçî ñâåò îò èñòî÷íèêà, ïðîéäÿ ÷åðåç ëèíçó, ïàäàë íà ïîëóïðîçðà÷íóþ ïëàñòèíêó 1 (ðèñ. 8.3). Ïîñëå îòðàæåíèÿ îò ïëàñòèíêè ñôîêóñèðîâàííûé óçêèé ïó÷îê íàïðàâëÿëñÿ íà ïåðèôåðèþ áûñòðîâðàùàþùåãîñÿ çóá÷àòîãî êîëåñà. Ïðîéäÿ ìåæäó çóáöàìè, ñâåò äîñòèãàë çåðêàëà 2, íàõîäÿùåãîñÿ íà ðàññòîÿíèè íåñêîëüêèõ êèëîìåòðîâ îò êîëåñà. Îòðàçèâøèñü îò çåðêàëà, ñâåò, ïðåæäå ÷åì ïîïàñòü â ãëàç íàáëþäàòåëÿ, äîëæåí áûë ïðîéòè îïÿòü ìåæäó çóáöàìè. Êîãäà êîëåñî âðàùàëîñü ìåäëåííî, ñâåò, îòðàæåííûé îò çåðêàëà, áûë âèäåí. Ïðè óâåëè÷åíèè ñêîðîñòè âðàùåíèÿ îí ïîñòåïåííî èñ÷åçàë.  ÷åì æå çäåñü äåëî? Ïîêà ñâåò, ïðîøåäøèé ìåæäó äâóìÿ çóáöàìè, øåë äî çåðêàëà è îáðàòíî, êîëåñî óñïåâàëî ïîâåðíóòüñÿ òàê, ÷òî íà ìåñòî ïðîðåçè âñòàâàë çóáåö, è ñâåò ïåðåñòàâàë áûòü âèäèìûì.

Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè ñêîðîñòè âðàùåíèÿ ñâåò îïÿòü ñòàíîâèëñÿ âèäèìûì. Î÷åâèäíî, ÷òî çà âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòà äî çåðêàëà è îáðàòíî êîëåñî óñïåâàëî â ýòîì ñëó÷àå ïîâåðíóòüñÿ íàñòîëüêî, ÷òî íà ìåñòî ïðåæíåé ïðîðåçè âñòàâàëà óæå íîâàÿ ïðîðåçü.

Çíàÿ ýòî âðåìÿ è ðàññòîÿíèå ìåæäó êîëåñîì è çåðêàëîì, ìîæíî îïðåäåëèòü ñêîðîñòü ñâåòà.  îïûòå Ôèçî ïðè ðàññòîÿíèè, ðàâíîì 8,6 êì, äëÿ ñêîðîñòè ñâåòà áûëî ïîëó÷åíî çíà÷åíèå 313 000 êì/ñ.

Áûëî ðàçðàáîòàíî åùå ìíîãî äðóãèõ, áîëåå òî÷íûõ ëàáîðàòîðíûõ ìåòîäîâ èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè ñâåòà.  ÷àñòíîñòè, àìåðèêàíñêèé ôèçèê À. Ìàéêåëüñîí ðàçðàáîòàë âåñüìà ñîâåðøåííûé ìåòîä îïðåäåëåíèÿ ñêîðîñòè ñâåòà ñ ïðèìåíåíèåì âðàùàþùèõñÿ çåðêàë.

Áûëà èçìåðåíà ñêîðîñòü â ðàçëè÷íûõ ïðîçðà÷íûõ ñðåäàõ. Ñêîðîñòü ñâåòà â âîäå áûëà îïðåäåëåíà â 1856 ã. Îíà îêàçàëàñü â 4/3 ðàçà ìåíüøå, ÷åì â âàêóóìå. Âî âñåõ äðóãèõ âåùåñòâàõ îíà òàêæå ìåíüøå, ÷åì â âàêóóìå.

Ëàáîðàòîðíûå ìåòîäû èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè ñâåòà

Ïî ñîâðåìåííûì äàííûì, ñêîðîñòü ñâåòà â âàêóóìå ðàâíà 299 792 458 ì/ñ (ñ òî÷íîñòüþ äî ±1,2 ì/ñ). Ïðèáëèæåííî ñêîðîñòü ñâåòà ìîæíî ñ÷èòàòü ðàâíîé 3 • 108 ì/ñ. Ýòî çíà÷åíèå ñêîðîñòè ñâåòà íóæíî îáÿçàòåëüíî çàïîìíèòü.


Îïðåäåëåíèå ñêîðîñòè ñâåòà ñûãðàëî â íàóêå î÷åíü âàæíóþ ðîëü. Áûëà íå òîëüêî âûÿñíåíà ïðèðîäà ñâåòà, íî è óñòàíîâëåíî, ÷òî íèêàêîå òåëî íå ìîæåò äâèãàòüñÿ ñî ñêîðîñòüþ, ïðåâûøàþùåé ñêîðîñòü ñâåòà â âàêóóìå. Ýòî ñòàëî ÿñíî ïîñëå ñîçäàíèÿ òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè, î êîòîðîé ïîéäåò ðå÷ü â ñëåäóþùåé ãëàâå.


Âîïðîñ ê ïàðàãðàôó

 ÷åì ñîñòîÿëà îñíîâíàÿ òðóäíîñòü ïðè èçìåðåíèè ñêîðîñòè ñâåòà?

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->