راستی چطور؟ چگونه می توان بیشترین سرعت را در طول اندازه گیری کرد جهان در شرایط فروتن زمین ما؟ دیگر نیازی به تفکر درباره این موضوع نیستیم - به هر حال ، برای چندین قرن بسیاری افراد روی این موضوع کار کرده اند و روشهایی را برای اندازه گیری سرعت نور تولید کرده اند. بیایید داستان را به ترتیب شروع کنیم.
سرعت نور - سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در خلا. با یک حرف لاتین مشخص می شود ج... سرعت نور تقریباً 300،000،000 متر بر ثانیه است.
در ابتدا ، هیچ کس به اندازه گیری سرعت نور فکر نمی کرد. نور وجود دارد - این عالی است. سپس ، در عصر باستان ، رایج رایج در میان فلاسفه دانشمند این بود که سرعت نور بی نهایت است ، یعنی آنی است. پس از آن بود قرون وسطی با تفتیش عقاید ، هنگامی که س mainال اصلی افراد متفکر و متفکر این س "ال بود که "چگونه در آتش فرو نرویم؟" و فقط در دوره رنسانس و روشنگری نظرات دانشمندان چندین برابر شده و البته تقسیم شده است.
بنابراین، دکارت, کپلر و مزرعه با دانشمندان باستان عقیده داشتند. اما او معتقد بود که سرعت نور محدود است ، البته بسیار زیاد. در واقع ، او اولین اندازه گیری سرعت نور را انجام داد. دقیق تر ، او اولین تلاش برای اندازه گیری آن را انجام داد.
تجربه گالیله
تجربه گالیله گالیله در سادگی درخشان بود. دانشمند آزمایشی را برای اندازه گیری سرعت نور و مسلح به ابزارهای بداهه ساده انجام داد. در فاصله بسیار زیاد و شناخته شده ای از یکدیگر ، در تپه های مختلف ، گالیله و دستیارش با فانوس های روشن ایستادند. یکی از آنها کرکره فانوس را باز کرد و دومی نیز با دیدن چراغ فانوس اول مجبور به همان کار شد. گالیله با دانستن مسافت و زمان (تأخیر قبل از اینکه دستیار فانوس را باز کند) امیدوار بود که سرعت نور را محاسبه کند. متأسفانه ، برای موفقیت این آزمایش ، گالیله و دستیارش مجبور شدند تپه هایی را انتخاب کنند که فاصله آنها چند میلیون کیلومتر است. می خواهم به شما یادآوری کنم که می توانید با پر کردن یک برنامه در وب سایت ، مقاله ای را سفارش دهید.
آزمایش های رومر و بردلی
اولین آزمایش موفق و شگفت آور دقیق در تعیین سرعت نور ، تجربه یک ستاره شناس دانمارکی بود اولاف رومر... رومر روش نجومی اندازه گیری سرعت نور را اعمال کرد. وی در سال 1676 از طریق تلسکوپ ماه مشتری Io را مشاهده کرد و دریافت که با دور شدن زمین از مشتری ، ماه گرفتگی ماهواره تغییر می کند. حداکثر زمان تاخیر 22 دقیقه بود. با توجه به اینکه زمین در فاصله قطر مدار زمین از مشتری دور می شود ، رومر مقدار تقریبی قطر را با تأخیر زمانی تقسیم کرد و 214000 کیلومتر بر ثانیه ارزش دریافت کرد. البته ، چنین محاسبه ای بسیار ناخوشایند بود ، فاصله بین سیارات تقریباً مشخص بود ، اما نتیجه نسبتاً نزدیک به حقیقت بود.
تجربه بردلی. در سال 1728 م جیمز بردلی سرعت نور را با مشاهده انحراف ستارگان تخمین زد. فرتوت آیا تغییری در وضعیت ظاهری یک ستاره ایجاد می شود که ناشی از حرکت مدار زمین است. بردلی با دانستن سرعت حرکت زمین و اندازه گیری زاویه انحراف ، مقدار 301000 کیلومتر در ثانیه را بدست آورد.
تجربه Fizeau
نتیجه آزمایش رومر و بردلی توسط دنیای علمی وقت با بی اعتمادی مورد توجه قرار گرفت. با این وجود ، نتیجه بردلی دقیق ترین نتیجه بیش از صد سال ، درست تا سال 1849 بود. در آن سال دانشمند فرانسوی آرماند فیزو سرعت نور را با استفاده از روش شاتر چرخان ، بدون مشاهده اجرام آسمانی اندازه گیری کرد ، اما در اینجا روی زمین است. در حقیقت ، این اولین روش آزمایشگاهی پس از گالیله بود که سرعت نور را اندازه گیری کرد. در زیر یک نمودار از تنظیمات آزمایشگاهی آن آورده شده است.
نوری که از آینه منعکس می شود ، از بین دندانهای چرخ عبور می کند و از آینه دیگری که 8.6 کیلومتر دورتر منعکس می شود. سرعت چرخ افزایش می یابد تا زمانی که نور در شکاف بعدی قابل مشاهده باشد. محاسبات Fizeau نتیجه 313000 کیلومتر در ثانیه را ارائه داد. یک سال بعد ، آزمایش مشابهی با آینه چرخان توسط لئون فوکو انجام شد که نتیجه 298000 کیلومتر در ثانیه را بدست آورد.
با ظهور میزرها و لیزرها ، افراد امکانات و روش های جدیدی برای اندازه گیری سرعت نور دارند و همچنین توسعه نظریه امکان محاسبه سرعت نور را به صورت غیرمستقیم و بدون اندازه گیری مستقیم فراهم کرده است.
دقیق ترین مقدار برای سرعت نور
بشریت تجربیات زیادی را در اندازه گیری سرعت نور جمع کرده است. تا به امروز ، دقیق ترین مقدار سرعت نور مقدار است 299،792،458 متر در ثانیهدریافت شده در سال 1983 جالب است بدانید که اندازه گیری دقیق تر و دقیق تر سرعت نور به دلیل خطاهای اندازه گیری غیرممکن است متر... اکنون مقدار متر به سرعت نور گره خورده و برابر با مسافتی است که نور در 1/299 792 458 ثانیه طی می کند.
در آخر مثل همیشه پیشنهاد می کنیم یک فیلم آموزشی تماشا کنید. دوستان ، حتی اگر با وظیفه ای مانند اندازه گیری مستقل سرعت نور با وسایل بداهه روبرو هستید ، می توانید با خیال راحت از نویسندگان ما کمک بگیرید. می توانید با پر کردن یک برنامه در وب سایت دوره مکاتبه ، آزمون را بصورت آنلاین سفارش دهید. ما برای شما آرزوی یک مطالعه راحت و راحت را داریم!
روش های آزمایشی برای تعیین سرعت نور
روش های مختلفی برای اندازه گیری سرعت نور وجود دارد ، از جمله نجومی و استفاده از روش های مختلف تجربی. دقت اندازه گیری مقدار c دائماً در حال افزایش است. این جدول لیستی ناقص از کارهای تجربی برای تعیین سرعت نور را ارائه می دهد.
|
آزمایش کنید |
روشهای تجربی |
نتایج اندازه گیری ، کیلومتر بر ثانیه |
آزمایش کنید خطا ، |
|
|
وبر-کهلراوش ماکسول میکلسون پروروتین گل سرخ و دورسی Mittelyptedt پیر و پیرسون اندرسون |
خسوف ماه مشتری انحراف نور اجسام متحرک آینه های چرخان ثابت های الکترومغناطیسی ثابت های الکترومغناطیسی آینه های چرخان آینه های چرخان ثابت های الکترومغناطیسی آینه های چرخان آینه های چرخان ثابت های الکترومغناطیسی سلول شاتر کر آینه های چرخان سلول شاتر کر تداخل سنجی مایکروویو |
اولین اندازه گیری موفقیت آمیز سرعت نور به سال 1676 برمی گردد. روش نجومی Röhmer مبتنی بر اندازه گیری سرعت نور از مشاهدات کسوف ماهواره های مشتری از زمین است. مشتری چندین ماهواره دارد که یا از زمین در نزدیکی مشتری قابل مشاهده است یا در سایه آن پنهان است. مشاهدات نجومی از ماهواره های مشتری نشان می دهد که میانگین فاصله زمانی بین دو گرفتگی متوالی هر ماهواره خاص مشتری به میزان فاصله زمین و مشتری از یکدیگر در طی مشاهدات بستگی دارد.
شکل: 1. روش رومر. S - خورشید ، S - مشتری ، W - زمین
بیش از شش ماه مشاهده ، نقض دوره ای بودن شروع خورشید گرفتگی افزایش یافت و به مقدار حدود 20 دقیقه رسید. اما این تقریباً برابر با زمانی است که طول می کشد تا نور مسافتی برابر با قطر مدار زمین به دور خورشید طی کند (حدود 17 دقیقه). سرعت نور ، اندازه گیری شده توسط رومر ، برابر بود با: c \u003d 214300 km / s.
پس از 0.545 سال دیگر ، زمین Z3 و مشتری J3 دوباره در تقابل خواهند بود. در این مدت (n-1) انقلاب های ماهواره در اطراف مشتری و (n-1) گرفتها اتفاق افتاد ، که اولین آنها هنگامی که زمین و مشتری موقعیت های Z2 و Yu2 را اشغال کردند و آخرین بار هنگام موقعیت های Z3 و Yu3 اتفاق افتادند. اولین کسوف در زمین با تاخیر (R + r) / s و آخرین مورد با تاخیر (R-r) / s در رابطه با لحظاتی که ماهواره به سایه سیاره مشتری رفته است مشاهده شد.
رومر فواصل زمانی T1 و T2 را اندازه گیری کرد و دریافت که T1-T2 \u003d 1980 s. اما از فرمول های نوشته شده در بالا نتیجه می شود که T1-T2 \u003d 4r / s ، بنابراین c \u003d 4r / 1980 m / s. با توجه به r ، فاصله متوسط \u200b\u200bزمین تا خورشید ، برابر با 1.500.000.000 کیلومتر ، مقدار سرعت نور را پیدا می کنیم:
این نتیجه اولین اندازه گیری سرعت نور بود. روش روهمر خیلی دقیق نبود ، اما محاسبات وی بود که به منجمان نشان داد برای تعیین حرکت واقعی سیارات و ماهواره های آنها ، لازم است که زمان انتشار سیگنال نوری را در نظر بگیریم.
شکل: 2
تعیین سرعت نور با مشاهده انحراف در سال 1725-1728. بردلی برای اینکه بفهمد آیا اختلاف منظر سالانه ستارگان وجود دارد ، یعنی مشاهده انجام داد. جابجایی آشکار ستاره ها در آسمان ، منعکس کننده حرکت مداری زمین و همراه با محدودیت فاصله زمین تا ستاره است.
بردلی تعصب مشابهی پیدا کرد. وی پدیده مشاهده شده را که آن را انحراف نور نامید ، مقدار محدود سرعت انتشار نور توضیح داد و از آن برای تعیین این سرعت استفاده کرد.
با دانستن زاویه α و سرعت مدار زمین می توان سرعت نور c را تعیین کرد. او مقدار سرعت نور را برابر با 308000 کیلومتر در ثانیه بدست آورد. توجه به این نکته مهم است که انحراف نور با تغییر جهت سرعت زمین در طول سال همراه است. یک سرعت ثابت ، هر چقدر هم که زیاد باشد ، به کمک انحراف قابل تشخیص نیست ، زیرا با چنین حرکتی جهت به سمت ستاره بدون تغییر می ماند و راهی برای قضاوت در مورد وجود این سرعت و اینکه از چه زاویه ای با جهت به ستاره ایجاد می کند وجود ندارد. انحراف نور به ما اجازه می دهد تا فقط در مورد تغییر در سرعت زمین قضاوت کنیم.
در سال 1849 ، A. Fizeau اولین کسی بود که سرعت نور را در شرایط آزمایشگاهی تعیین کرد. روش او روش چرخ دنده ای نامیده می شد. یکی از ویژگی های مشخصه روش او ، ثبت خودکار لحظه های شروع و بازگشت سیگنال است که با قطع منظم شار نور (چرخ دنده) انجام می شود.
شکل 3 طرح آزمایش تعیین سرعت نور به روش چرخ دنده
نور از منبع از طریق شکن عبور می کند (دندانه های چرخ چرخ) و از آینه منعکس می شود ، دوباره به چرخ دنده برگشت. با دانستن فاصله بین چرخ و آینه ، تعداد دندانه های چرخ ، سرعت چرخش ، می توانید سرعت نور را محاسبه کنید.
با دانستن فاصله D ، تعداد دندانه های z ، سرعت زاویه ای چرخش (تعداد دور در ثانیه) v ، می توانیم سرعت نور را تعیین کنیم. او آن را برابر با 313000 کیلومتر بر ثانیه بدست آورد.
روش های زیادی برای بهبود بیشتر دقت اندازه گیری ها ایجاد شده است. به زودی حتی لازم بود که ضریب شکست هوا را نیز در نظر گرفت. و بزودی در سال 1958 ، فروم با استفاده از تداخل سنج مایکروویو و یک کرکره الکترواپتیکی (سلول کر) مقدار سرعت نور برابر با 299792.5 کیلومتر بر ثانیه را بدست آورد.
ارسال کارهای خوب شما در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید
دانشجویان ، دانشجویان تحصیلات تکمیلی ، دانشمندان جوان که از دانش استفاده می کنند در کار و کار خود بسیار سپاسگزار شما خواهند بود.
ارسال شده در http://www.allbest.ru/
سرعت نور و روشهای تعیین آن
طرح
مقدمه
1. روش های نجومی برای اندازه گیری سرعت نور
1.1 روش رومر
1.2 روش انحراف نور
1.3 روش قطع (روش Fizeau)
1.4 روش آینه دوار (روش فوکو)
1.5 روش میکلسون
مقدمه
سرعت نور یکی از مهمترین ثابتهای فیزیکی است که اصولی نامیده می شود. این ثابت در فیزیک نظری و تجربی و علوم مرتبط از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای اندازه گیری فاصله از زمین تا سیارات دیگر ، کنترل ماهواره ها و فضاپیماها ، باید مقدار دقیق سرعت نور را در مکان رادیو و نور بدانید. تعیین سرعت نور برای اپتیک ، به ویژه برای اپتیک رسانه های متحرک و به طور کلی فیزیک ، از اهمیت بیشتری برخوردار است. بیایید با روش های تعیین سرعت نور آشنا شویم.
1. روش های نجومی برای اندازه گیری سرعت نور
1.1 روش رومر
اولین اندازه گیری های سرعت نور براساس مشاهدات نجومی انجام شد. یک مقدار قابل اطمینان از سرعت نور ، نزدیک به مقدار مدرن آن ، اولین بار توسط رومر در سال 1676 هنگام مشاهده کسوف ماهواره های سیاره مشتری به دست آمد.
زمان عبور سیگنال نوری از جسم آسمانی به زمین به فاصله بستگی دارد ل محل قرارگیری نور. پدیده ای که در برخی از اجرام آسمانی رخ می دهد با تاخیر برابر با زمان انتقال نور از ستاره به زمین مشاهده می شود:
جایی که از جانب سرعت نور است.
اگر مشاهده کنیم هر فرآیند دوره ای در سیستمی دور از زمین اتفاق می افتد ، با فاصله ثابت بین زمین و سیستم ، وجود این تاخیر تأثیری در دوره روند مشاهده شده ندارد. اگر در طول دوره زمین از سیستم دور شود یا به آن نزدیک شود ، در اولین حالت پایان دوره با تأخیر بیشتری نسبت به آغاز آن ثبت می شود که منجر به افزایش آشکار دوره می شود. در حالت دوم ، برعکس ، پایان دوره با تأخیر کمتری نسبت به آغاز آن ثابت می شود که منجر به کاهش آشکار دوره می شود. در هر دو حالت ، تغییر آشکار در دوره برابر است با نسبت تفاوت فاصله های زمین و سیستم در ابتدا و انتهای دوره به سرعت نور.
ملاحظات فوق اساس روش رومر است.
رومر مشاهداتی از ماهواره Io انجام داد که دوره مداری آن 42 ساعت و 27 دقیقه و 33 ثانیه است.
وقتی زمین در امتداد بخشی از مدار حرکت می کند E 1 E 2 E 3 در حال دور شدن از مشتری است و باید افزایش دوره مشاهده شود. هنگام رانندگی در اطراف سایت E 3 E 4 E 1 دوره مشاهده شده کمتر از دوره واقعی خواهد بود. از آنجا که تغییر در یک دوره کوچک است (حدود 15 ثانیه) ، اثر تنها با تعداد زیادی مشاهدات انجام شده در مدت زمان طولانی تشخیص داده می شود. به عنوان مثال ، اگر ما از شش ماه شروع به خسوف کنیم ، از لحظه مخالفت زمین (نقطه شروع شود) E 1 ) تا لحظه "اتصال" (نقطه E 3 ) ، سپس فاصله زمانی بین کسوف اول و آخر 1320 ثانیه بیشتر از یک محاسبه نظری خواهد بود. محاسبه نظری دوره کسوف در نقاطی از مدار نزدیک به مخالفت انجام شد. جایی که فاصله زمین و مشتری عملاً با گذشت زمان تغییر نمی کند.
اختلاف حاصل را فقط می توان با این واقعیت توضیح داد که طی شش ماه کره زمین از نقطه عبور کرده است E 1 دقیقا E 3 و در پایان نیمه سال نور باید مسیری بزرگتر از ابتدا را با طول قطعه طی کند E 1 E 3 برابر قطر مدار زمین است. بنابراین ، تأخیرهایی که برای یک دوره جداگانه قابل توجه نیستند جمع می شوند و تاخیر حاصل را تشکیل می دهند. این تاخیر که توسط رومر تعیین شد ، 22 دقیقه بود. با قطر مدار زمین برابر با کیلومتر ، می توانیم مقدار 226000 کیلومتر بر ثانیه را برای سرعت نور بدست آوریم.
معلوم شد که مقدار سرعت نور بر اساس اندازه گیری های Römer کمتر از مقدار فعلی است. بعداً مشاهدات دقیق تری از خورشید گرفتگی انجام شد که در آن زمان تاخیر 5/16 دقیقه مشخص شد که مربوط به سرعت نور 301000 کیلومتر در ثانیه است.
1.2 روش انحراف نور
اندازه گیری سرعت نور نجومی
برای یک ناظر زمینی ، اگر این جهت در زمان های مختلف سال تعیین شود ، یعنی بسته به موقعیت زمین در مدار آن ، جهت خط دید به ستاره یکسان نخواهد بود. اگر جهت هر ستاره در فواصل نیم سال ، یعنی در موقعیت های زمین در انتهای مخالف قطر مدار زمین تعیین شود ، آنگاه زاویه بین دو جهت بدست آمده را اختلاف منظر سالانه می نامند (شکل 2). هرچه ستاره دورتر باشد ، زاویه اختلاف منظر آن کوچکتر است. با اندازه گیری زاویه های اختلاف منظر ستاره های مختلف ، می توانید فاصله این ستارگان از سیاره ما را تعیین کنید.
در سال 1725-1728 بردلی جیمز ، منجم انگلیسی ، اختلاف منظر سالانه ستارگان ثابت را اندازه گیری کرد. وی با مشاهده یکی از ستاره های صورت فلکی دراکو دریافت که موقعیت آن در طول سال تغییر کرده است. در این مدت ، او یک دایره کوچک را توصیف کرد ، ابعاد زاویه ای آن برابر با 40.9 "بود. در حالت کلی ، در نتیجه حرکت مداری زمین ، ستاره بیضی را توصیف می کند ، محور اصلی آن همان ابعاد زاویه ای را دارد. برای ستاره های خوابیده در صفحه دایره البروج ، بیضی به صورت یک خط مستقیم و برای ستاره هایی که در قطب خوابیده اند - به یک دایره تبدیل می شود. (دایره البروج دایره بزرگ کره آسمانی است که در امتداد آن حرکت آشکار سالانه خورشید رخ می دهد.)
میزان جابجایی اندازه گیری شده توسط بردلی به طور قابل توجهی بالاتر از جابجایی اختلاف منظر پیش بینی شده بود. بردلی این پدیده را انحراف نور نامید و آن را با محدود بودن سرعت نور توضیح داد. در طی آن زمان کوتاه ، که طی آن نور می افتد روی لنز تلسکوپ از لنز به چشمی منتقل می شود ، چشمی توسط یک بخش بسیار کوچک در اثر حرکت مداری زمین جابجا می شود (شکل 3). در نتیجه ، تصویر ستاره به قطعه منتقل می شود و... با هدایت دوباره تلسکوپ به سمت ستاره ، باید تا حدی در جهت حرکت زمین متمایل شود ، به طوری که تصویر ستاره دوباره با مرکز موهای متقاطع در چشمی برابر شود.
اجازه دهید زاویه شیب تلسکوپ b باشد. بگذارید زمان لازم برای عبور نور از بخش را نشان دهیم که در، برابر با فاصله از هدف تلسکوپ تا چشمی آن ، برابر با f است. سپس بخش ، و
از اندازه گیری های بردلی مشخص شد که با قرار گرفتن دو موقعیت زمین روی قطر مداری یکسان ، به نظر می رسد ستاره با همان زاویه از موقعیت واقعی خود جابجا شده است. زاویه بین این جهت های مشاهده ، از آنجا با دانستن سرعت زمین در مدار ، می توانید سرعت نور را پیدا کنید. بردلی کردم از جانب \u003d 306000 کیلومتر در ثانیه
لازم به ذکر است که پدیده انحراف نور با تغییر جهت سرعت زمین در طول سال همراه است. توضیح این پدیده بر اساس مفاهیم بدنی عضلانی از نور است. در نظر گرفتن انحراف نور از نقطه نظر تئوری موج پیچیده تر است و با مسئله تأثیر حرکت زمین بر انتشار نور مرتبط است.
رومر و بردلی نشان دادند که سرعت نور محدود است ، اگرچه از اهمیت زیادی برخوردار است. برای توسعه بیشتر نظریه نور ، مهم بود که تعیین شود سرعت نور به چه پارامترهایی بستگی دارد و هنگام عبور نور از یک محیط به محیط دیگر ، چگونه تغییر می کند. برای این امر تهیه روشهایی برای اندازه گیری سرعت نور منابع زمینی ضروری بود. اولین تلاش ها برای چنین آزمایشاتی در آغاز قرن نوزدهم انجام شد.
1.3 روش قطع (روش Fizeau)
اولین روش آزمایشی برای تعیین سرعت نور منابع زمینی در سال 1449 توسط فیزیکدان فرانسوی آرماند هیپولیت لویی فیزو ساخته شد. طرح آزمایش در شکل نشان داده شده است. .4
نوری که از یک منبع پخش می شود s، تا حدی از یک صفحه شفاف منعکس می شود R و به سمت آینه می رود م... یک قطع کننده نور در مسیر پرتو قرار دارد - یک چرخ دنده بهکه محور آن است OO " به موازات تیر. پرتوهای نور از شکاف بین دندان ها عبور می کنند ، توسط آینه منعکس می شوند م و از طریق چرخ دنده و صفحه به عقب هدایت می شوند R به ناظر.
با چرخش آهسته چرخ به نور ، پس از عبور از شکاف بین دندان ها ، موفق به بازگشت از همان شکاف شده و به چشم ناظر وارد می شود. در آن لحظات که مسیر اشعه ها توسط دندان عبور می کند ، نور به ناظر نمی رسد. بنابراین ، با سرعت کم زاویه ای ، ناظر نور سوسو را درک می کند. اگر سرعت چرخش چرخ را افزایش دهید ، در یک مقدار مشخص ، نوری که از یک شکاف بین دندان ها عبور می کند ، به آینه می رسد و به عقب برمی گردد ، در همان شکاف قرار نمی گیرد د، اما توسط دندان همپوشانی خواهد شد ، که در این زمان موقعیت شکاف را اشغال کرده است د... در نتیجه ، با سرعت زاویه ای ، نور و نه از شکاف به چشم ناظر نمی رسد د، و نه از تمام موارد بعدی (خاموشی اول). اگر تعداد دندان ها را بگیریم پ، سپس زمان چرخاندن چرخ توسط یک نوار لغزنده است
زمان سفر سبک از چرخ به آینه م و پشت برابر است
جایی که من - فاصله تا چرخ از آینه (پایه). با برابر کردن این دو بازه زمانی ، شرایطی را بدست می آوریم که اولین خاموشی در آن اتفاق می افتد:
از جایی که می توانید سرعت نور را تعیین کنید:
تعداد دور در ثانیه کجاست؟
در نصب Fizeau ، پایه 8.63 کیلومتر ، تعداد دندانه های چرخ 720 بود و اولین خاموشی با فرکانس 12.6 دور در ثانیه رخ داد. اگر سرعت چرخ دو برابر شود ، یک میدان دید روشن مشاهده می شود ، با سه برابر سرعت چرخش ، دوباره تاریک می شود و غیره سرعت نوری که توسط Fizeau محاسبه می شود 313،300 کیلومتر بر ثانیه است.
مشکل اصلی در چنین اندازه گیری هایی ایجاد دقیق زمان تاریک شدن است. دقت هم با افزایش پایه و هم با افزایش نرخ وقفه باعث می شود تا کم نور شدن مرتبه بالاتر مشاهده شود. بنابراین ، پروروتین در سال 1902 اندازه گیری هایی با طول پایه 46 کیلومتر انجام داد و مقدار سرعت نور 29987050 کیلومتر بر ثانیه را دریافت کرد. کار در هوای کاملاً تمیز دریا با استفاده از اپتیک با کیفیت بالا انجام شد.
به جای چرخش چرخ ، می توان از روش های پیشرفته دیگری برای قطع نور استفاده کرد ، به عنوان مثال سلول کر ، که با استفاده از آن می توان پرتو نور را 107 بار در ثانیه قطع کرد. در این حالت می توانید پایه را به میزان قابل توجهی کاهش دهید. بنابراین ، در تنظیمات اندرسون (1941) با سلول کر و ضبط فوتوالکتریک ، پایه فقط 3 متر بود. او مقدار را بدست آورد از جانب\u003d 29977614 کیلومتر در ثانیه
1.4 روش آینه دوار (روش فوکو)
روش تعیین سرعت نور ، که در سال 1862 توسط فوکو توسعه یافت ، می تواند به اولین روشهای آزمایشگاهی نسبت داده شود. با استفاده از این روش ، فوکو سرعت نور را در محیطی که ضریب شکست برای آن اندازه گیری می کند اندازه گیری کرد n>1 .
تنظیمات فوکو در شکل نشان داده شده است. پنج
نور از منبع س از یک صفحه شفاف عبور می کند R، عدسی ل و روی آینه صاف می افتد م1, که می تواند به دور محور خود بچرخد در بارهعمود بر صفحه نقاشی. پس از انعکاس از آینه م1 یک پرتوی نور به یک آینه مقعر ثابت هدایت می شود M 2به گونه ای قرار گرفته است که این اشعه همیشه عمود بر سطح خود می افتد و در همان مسیر روی آینه منعکس می شود م1 ... اگر آینه م1 بدون حرکت ، سپس پرتوی منعکس شده از آن در مسیر اصلی خود به صفحه برمی گردد Rتا حدی منعکس می شود که از آن تصویری از منبع می دهد س در نقطه س1 .
وقتی آینه می چرخد م1 برای زمانی که نور راه را طی می کند 2 من بین هر دو آینه و برگشت () ، یک آینه با سرعت زاویه ای می چرخد م1 گوشه را خواهد چرخاند
و موقعیت نشان داده شده در شکل را بگیرید. .5 خط نقطه ای. پرتو منعکس شده از آینه با توجه به پرتوی اولیه با یک زاویه چرخانده شده و تصویری از منبع را در نقطه می دهد س2 ... اندازه گیری فاصله س1 س2 و با دانستن هندسه نصب ، می توانید زاویه را تعیین کنید و سرعت نور را محاسبه کنید:
بنابراین ، اصل روش فوکو اندازه گیری دقیق زمان نور طی مسافت است 2 من... این زمان با زاویه چرخش آینه تخمین زده می شود م1 که سرعت چرخش آن مشخص است. زاویه چرخش بر اساس اندازه گیری های افست تعیین می شود س1 س2 ... در آزمایشات فوکو ، سرعت چرخش 800 دور در دقیقه ، پایه بود من از 4 تا 20 کیلومتر متغیر بود. مقدار پیدا شد از جانب \u003d 298000500 کیلومتر در ثانیه
فوکو اولین کسی بود که سرعت نور آب را در محل نصب خود اندازه گیری کرد. با قرار دادن لوله ای پر از آب بین آینه ها ، فوكو دریافت كه زاویه برش با ضریب * افزایش می یابد و بنابراین سرعت انتشار نور در آب با استفاده از فرمول فوق محاسبه می شود (4/3) از جانب... ضریب شکست نور در آب که طبق فرمول های تئوری موج محاسبه شده برابر است و کاملاً مطابق با قانون اسنل است. بنابراین ، بر اساس نتایج این آزمایش ، اعتبار نظریه موج نور تأیید شد و اختلاف یک قرن و نیم به نفع آن پایان یافت.
1.5 روش میکلسون
در سال 1926 ، نصب میکلسون بین دو قله کوه انجام شد ، به طوری که فاصله پرتوی از منبع تا تصویر آن پس از بازتاب از چهره اول منشور آینه هشت ضلعی ، آینه ها M 2 - M 7 و صورت پنجم ، حدود 35.4 کیلومتر بود. سرعت چرخش منشور (تقریباً 528 دور در ثانیه) به گونه ای انتخاب شد که در طول انتشار نور از وجه اول به پنجم ، منشور زمان چرخش با 1/8 دور را داشته باشد. جابجایی احتمالی نقطه با سرعت انتخاب نشده به طور اشتباه نقش یک تصحیح را بازی می کند. سرعت نور تعیین شده در این آزمایش معادل 2997964 کیلومتر بر ثانیه است.
در میان روش های دیگر ، ما اندازه گیری سرعت نور را با تعیین مستقل طول موج و فرکانس نور انجام می دهیم. منبع نور لیزر هلیوم-نئون بود که 3.39 میکرومتر تابش تولید می کند. در این حالت ، طول موج با استفاده از مقایسه تداخل سنجی با استاندارد تابش نارنجی کریپتون اندازه گیری شد و فرکانس آن با استفاده از روش های رادیوتکنکی اندازه گیری شد. سرعت نور
تعیین شده توسط این روش 299792.45620.001 کیلومتر در ثانیه بود. نویسندگان این روش معتقدند که می توان با به دست آوردن قابلیت تکرارپذیری اندازه گیری های استاندارد و طول ، دقت بدست آمده را افزایش داد.
در پایان ، ما توجه داریم که هنگام تعیین سرعت نور ، سرعت گروه اندازه گیری می شود و، که فقط برای خلاides همزمان با فاز است.
ارسال شده در Allbest.ru
اسناد مشابه
تقسیم فضای چهار بعدی به زمان فیزیکی و فضای سه بعدی. ثابت بودن و ایزوتروپی سرعت نور ، تعریف همزمان بودن. محاسبه اثر Sagnac با فرض ناهمسانگردی سرعت نور. مطالعه خصوصیات پارامتر NUT.
مقاله در تاریخ 2015/06/22 اضافه شده است
تابش قابل مشاهده و انتقال گرما. منابع نوری طبیعی ، مصنوعی و حرارتی. بازتاب و شکست نور. سایه ، سایه جزئی و پرتو نور. ماه گرفتگی و خورشید گرفتگی. جذب انرژی توسط بدن. تغییر در سرعت نور.
ارائه در تاریخ 12/27/2011 اضافه شد
تحول نور هنگامی که در مرز دو محیط قرار می گیرد: بازتاب (پراکندگی) ، انتقال (شکست) ، جذب. عوامل تغییر در سرعت نور در مواد. تظاهرات قطبش و تداخل نور. شدت نور منعکس شده.
ارائه اضافه شده 10/26/2013
توسعه مفهوم مکان و زمان. الگوی داستان علمی. اصل نسبیت و قوانین حفاظت. سرعت مطلق نور. پارادوکس خطوط بسته جهان. کاهش سرعت زمان بستگی به سرعت حرکت دارد.
چکیده ، اضافه شده در 05/10/2009
مفهوم پراکندگی نور. واریانس طبیعی و غیرطبیعی. نظریه کلاسیک واریانس. وابستگی سرعت فاز امواج نور به فرکانس آنها. تجزیه نور سفید با توری پراش. تفاوت در پراش و طیف منشوری.
ارائه اضافه شده 03/02/2016
دستگاه سر نورسنجی. شار نورانی و توان منبع نور. تعیین شدت نور ، روشنایی. اصل فتومتری. مقایسه میزان روشنایی دو سطح ایجاد شده توسط منابع نوری بررسی شده.
کار آزمایشگاهی ، اضافه شده 03/07/2007
اصول اساسی اپتیک هندسی. مطالعه قوانین انتشار انرژی نور در محیط شفاف بر اساس مفهوم پرتو نور. روشهای نجومی و آزمایشگاهی برای اندازه گیری سرعت نور ، در نظر گرفتن قوانین شکست آن.
ارائه در تاریخ 05/07/2012 اضافه شد
اندازه گیری طیفی شدت نور. بررسی پراکندگی نور در کلوئیدهای مغناطیسی فریت کبالت و مگنتیت در نفت سفید. منحنی های کاهش شدت نور پراکنده با گذشت زمان پس از خاموش کردن میدان های الکتریکی و مغناطیسی.
مقاله اضافه شده 03/19/2007
مبانی نظری دستگاه های نوری الکترونیکی. عمل شیمیایی نور. اثرات فوتوالکتریک ، مغناطیسی نوری ، الکترو نوری نور و کاربرد آنها. اثر کامپتون. اثر رامان. فشار نور اعمال شیمیایی نور و ماهیت آن.
چکیده ، اضافه شده 11/02/2008
نظریه موج نور و اصل هویگنس. پدیده تداخل نور به عنوان توزیع مجدد فضایی انرژی نور هنگام سوار شدن امواج نور. انسجام و شارهای نوری تک رنگ. ویژگی های موج نور و مفهوم قطار موج.
در سال 1676 ستاره شناس دانمارکی Ole Römer اولین برآورد تقریبی از سرعت نور را انجام داد. رومر متوجه اختلاف ناچیزی در مدت گرفتگی ماهواره های مشتری شد و نتیجه گرفت که حرکت زمین ، یا نزدیک شدن به مشتری یا دور شدن از آن ، مسیری را که نور از ماهواره ها باید طی کند تغییر می دهد.
رومر پس از اندازه گیری مقدار این اختلاف ، محاسبه کرد که سرعت نور 219،911 کیلومتر در ثانیه است. در آزمایشی بعدی در سال 1849 ، فیزیکدان فرانسوی آرماند فیزو دریافت که سرعت نور 312873 کیلومتر در ثانیه است.
همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است ، تنظیمات آزمایشی Fizeau از یک منبع نور تشکیل شده است ، یک آینه شفاف که فقط نیمی از نور را روی آن منعکس می کند ، و به بقیه اجازه می دهد تا از چرخ دنده چرخدار چرخان و آینه ثابت عبور کنند. وقتی نور به آینه ای شفاف برخورد می کند ، روی چرخ دنده چرخشی منعکس می شود که نور را به پرتوهای مختلف تقسیم می کند. پس از عبور از سیستم لنزهای فوکوس ، هر پرتو نور از آینه ثابت منعکس شده و دوباره به چرخ دنده باز می گردد. فیزو با اندازه گیری دقیق سرعت چرخشی که چرخ دنده چرخشی مانع پرتوهای منعکس شده بود ، توانست سرعت نور را محاسبه کند. همکار وی ژان فوکو یک سال بعد این روش را بهبود بخشید و دریافت که سرعت نور 297878 کیلومتر در ثانیه است. این مقدار تفاوت کمی با مقدار فعلی 299،792 کیلومتر در ثانیه دارد که با ضرب طول موج و فرکانس تابش لیزر محاسبه می شود.
آزمایش فیزو
همانطور که در شکل های بالا نشان داده شده است ، در صورت چرخش آهسته نور در بین دندان های چرخ ، نور به جلو و عقب حرکت می کند (شکل پایین). اگر چرخ به سرعت در حال چرخش است (شکل بالا) ، دندان مجاور نور بازگشت را مسدود می کند.
نتایج Fizeau
با قرار دادن آینه در فاصله 8.64 کیلومتری چرخ دنده ، فیزو تشخیص داد که سرعت چرخش چرخ دنده چرخشی مورد نیاز برای مسدود کردن پرتوی بازگشتی 12.6 دور در ثانیه است. وی با دانستن این اعداد و همچنین مسافتی که نور طی می کند و مسیری که دنده باید برای مسدود کردن پرتو نور طی می کند (برابر با عرض شکاف بین دندانهای چرخ) ، وی محاسبه کرد که پرتو نور 0.000055 ثانیه طول می کشد تا فاصله از دنده تا آینه و عقب. با تقسیم مسافت 22/17 کیلومتر مسافت طی شده توسط نور در این زمان ، فیزو با توجه به سرعت خود مقدار 312873 کیلومتر در ثانیه را بدست آورد.
آزمایش فوکو
در سال 1850 ، ژان فوکو فیزیکدان فرانسوی با جایگزینی چرخ دنده چرخدار با آینه چرخان ، تکنیک فیزو را کامل کرد. نور از منبع فقط زمانی به ناظر می رسد که آینه در فاصله زمانی بین خروج و بازگشت پرتو نور ، یک دور 360 درجه کامل ایجاد کند. با استفاده از این روش ، فوكو برای سرعت نور مقداری 297878 كیلومتر در ثانیه بدست آورد.
وتر نهایی در اندازه گیری سرعت نور.
اختراع لیزر ، فیزیکدانان را قادر به اندازه گیری سرعت نور با دقت بسیار بیشتر از گذشته کرده است. در سال 1972 ، دانشمندان در انستیتوی استاندارد و فناوری ملی با دقت طول موج و فرکانس یک پرتوی لیزر را اندازه گیری کردند و سرعت نور ، محصول حاصل از این دو متغیر را با 299،792،458 متر در ثانیه (186،282 مایل در ثانیه) ثبت کردند. تصمیم گیری در کنفرانس عمومی وزنه و اندازه گیری برای اتخاذ مسیری که نور در 1/299792458 طی می کند به عنوان یک متر مرجع (3.3 فوت) یکی از پیامدهای این بعد جدید است. بنابراین / سرعت نور ، مهمترین ثابت اساسی در فیزیک ، اکنون با اطمینان بسیار بالایی محاسبه می شود و می توان متر مرجع را با دقت بسیار بیشتری نسبت به گذشته تعیین کرد.
برای اولین بار سرعت نور توسط ستاره شناس دانمارکی رومر در سال 1676 تعیین شد. تا آن زمان ، دو نظر مخالف بین دانشمندان وجود داشت. برخی معتقد بودند که سرعت نور بی نهایت زیاد است. برخی دیگر ، گرچه آن را بسیار بزرگ ، اما محدود می دانستند. رومر نظر دوم را تأیید کرد. وی بی نظمی های زمان خورشیدگرفتگی ماهواره های مشتری را با زمان لازم برای عبور نور از قطر مدار زمین به دور خورشید به درستی مرتبط دانست. وی ابتدا در مورد سرعت نهایی انتشار نور نتیجه گرفت و مقدار آن را تعیین کرد. طبق محاسبات وی ، سرعت نور در واحدهای مدرن 300870 کیلومتر بر ثانیه است. (داده های گرفته شده از کتاب: G. Lipson. آزمایشات عالی در فیزیک.)
روش فوکو
روشی برای اندازه گیری سرعت نور ، که شامل انعکاس پی در پی پرتوی نور از آینه ای است که به سرعت در حال چرخش است ، سپس از آینه ثابت دوم واقع در یک فاصله دقیق اندازه گیری شده و سپس دوباره از آینه اول ، که زمان آن را داشت تا از یک زاویه کوچک مشخص عبور کند. سرعت نور (با سرعت چرخش معلوم اولین آینه و فاصله بین دو آینه) با تغییر جهت پرتو نور سه برابر منعکس شده تعیین می شود. با استفاده از این روش ، سرعت نور در هوا برای اولین بار توسط J. BL Foucault در سال 1862 اندازه گیری شد.
وی در سالهای 82-1878 و 26-1924 اندازه گیری سرعت نور را انجام داد ، که برای مدت طولانی از نظر دقت بینظیر باقی ماند. در سال 1881 وی به طور آزمایشی ثابت کرد و همراه با EW Morley (1885–87) با دقت بسیار زیادی استقلال سرعت نور از سرعت حرکت زمین را تأیید کرد.
عملکرد Corner Reflectors از محدوده نوری بر اساس همین اصل است که منشور مثلثی کوچکی است که از شیشه ای شفاف ساخته شده و لبه های آن با یک لایه نازک از فلز پوشانده شده است. چنین W. در مورد. به دلیل نسبت زیاد a / l ، Seff بالایی دارد. برای دریافت U. همه جهته در مورد. از سیستم منشورهای مختلف استفاده کنید. U. نوری در مورد. پس از ظهور لیزر گسترده شد. آنها در ناوبری ، برای اندازه گیری فواصل و سرعت نور در جو ، در آزمایش با ماه و سایر موارد استفاده می شوند. به شکل شیشه های رنگی با بسیاری از فرورفتگی های چهار ضلعی به عنوان یک وسیله سیگنالینگ در صنعت جاده و در زندگی روزمره استفاده می شود.
دانشمند مشهور آمریکایی آلبرت میکلسون تقریباً تمام زندگی خود را وقف اندازه گیری سرعت نور کرد.
یک روز ، دانشمندی مسیر فرضی یک پرتو نور را در امتداد بستر راه آهن بررسی کرد. او می خواست برای یک روش دقیق تر برای اندازه گیری سرعت نور ، یک نصب کاملاً مناسب تر ایجاد کند. پیش از آن ، او چندین سال روی این مشکل کار کرده بود و به دقیق ترین مقادیر برای آن زمان دست یافته بود. خبرنگاران روزنامه به رفتار دانشمند علاقه مند شده و متعجب از او پرسیدند که او اینجا چه می کند؟ میکلسون توضیح داد که او سرعت نور را اندازه گیری می کند.
- برای چی؟ - به دنبال یک سوال
- چون بسیار شیطانی جالب است ، - میشلسون جواب داد.
و هیچ کس نمی توانست تصور کند که آزمایشات میکلسون به بنیادی تبدیل شود که بنای باشکوه نظریه نسبیت بر اساس آن ساخته شود و درک کاملاً جدیدی از تصویر فیزیکی جهان بدست آورد.
پنجاه سال بعد ، میکلسون هنوز به اندازه گیری سرعت نور ادامه می داد.
یک بار انیشتین بزرگ همان سوال را از او پرسید:
- چون شیطانی جالب است! - میشلسون و انیشتین نیم قرن بعد جواب دادند.
روش Fizeau
در سال 1849 A. Fizeau آزمایشی آزمایشگاهی برای اندازه گیری سرعت نور ایجاد کرد. نور از منبع 5 از طریق قطع کننده K (دندانه های چرخنده چرخان) عبور کرده و پس از انعکاس از آینه 3 ، دوباره به چرخ دنده بازگشت. بگذارید فرض کنیم که عرض دندان و شکاف چرخ دنده یکسان است و دندان مجاور جای شکاف چرخ را می گیرد. سپس نور توسط دندان مسدود شده و در چشمی تاریک می شود. این به شرطی خواهد بود که زمان رفت و برگشت نور t \u003d 2L / s برابر باشد با زمان چرخش چرخ دنده به نصف شکاف t2 \u003d T / (2N) \u003d 1 / (2Nv) معلوم شود. در اینجا L فاصله چرخ دنده تا آینه است. T دوره چرخش چرخ دنده است. N تعداد دندان است. v \u003d 1 / T - فرکانس چرخش. از برابری t1 \u003d t2 فرمول محاسبه برای تعیین سرعت نور با این روش پیروی می کند:
c \u003d 4LNv
با استفاده از روش شاتر چرخان ، Fizeau در سال 1849 مقدار سرعت نور c \u003d 3.13-10 ** 5 کیلومتر بر ثانیه را بدست آورد که در آن زمان کاملاً خوب بود. متعاقباً ، استفاده از کرکره های مختلف امکان پالایش قابل توجه ارزش سرعت نور را فراهم کرد. بنابراین ، در سال 1950 مقدار سرعت نور (در خلا) به دست آمد ، برابر با:
s \u003d (299 793.1 ± 0.25) km / s.
یک راه حل هوشمندانه برای مسئله پیچیده تعیین سرعت نور در سال 1676 توسط ستاره شناس دانمارکی اولاف رومر پیدا شد.
اولاف رومر با مشاهده حرکت ماهواره های مشتری متوجه شد که هنگام ماه گرفتگی ، ماهواره به طور دوره ای از منطقه سایه عقب می ماند. رومر این را با این واقعیت توضیح داد که تا زمان مشاهده بعدی ، زمین در مدار خود نسبت به زمان قبلی در نقطه دیگری قرار دارد و بنابراین ، فاصله آن با مشتری متفاوت است. حداکثر مقداری که این فاصله افزایش می یابد برابر با قطر مدار زمین است. و درست زمانی که زمین از مشتری فاصله دارد ، ماهواره با بیشترین تأخیر از سایه خارج می شود.
رومر با مقایسه این داده ها به این نتیجه رسید که نور ماهواره مسافتی برابر با قطر مدار زمین را طی می کند - 299 106 هزار کیلومتر در 1320 ثانیه. چنین نتیجه ای نه تنها ما را متقاعد می کند که سرعت انتشار نور نمی تواند لحظه ای باشد ، بلکه تعیین اندازه سرعت را نیز ممکن می کند. برای این منظور ، لازم است که مقدار قطر مدار زمین را بر تأخیر زمانی ماهواره تقسیم کنیم.
طبق محاسبات رومر سرعت انتشار نور 215 هزار کیلومتر بر ثانیه بود.
روشهای بعدی و پیچیده تر برای مشاهده زمان تاخیر ماهواره های مشتری امکان پالایش این مقدار را فراهم می کند. سرعت انتشار نور ، طبق داده های مدرن ، 299،998.9 کیلومتر در ثانیه است. برای محاسبات عملی ، سرعت نور در خلا 300 هزار کیلومتر در ثانیه در نظر گرفته شده است. شدت عظیم سرعت نور نه تنها معاصران رومر را مبهوت خود کرد ، بلکه بهانه ای برای انکار نظریه پیکره ای نور شد.
اگر نور نوعی پیکره است ، در چنین سرعتی از حرکت انرژی آنها ، باید بسیار زیاد باشد. تأثیرات اجساد در هنگام سقوط بر روی اجسام باید احساس شود ، یعنی نور باید فشار وارد کند!
بعد از ریمر سرعت نور توسط جیمز بردلی اندازه گیری شد.
بردلی هنگامی که از رودخانه تمزا عبور کرد ، توجه خود را به این واقعیت جلب کرد که در حالی که قایق در حال حرکت بود ، به نظر می رسید که باد در جهتی متفاوت از آنچه که در واقع بود می وزد. احتمالاً این مشاهده به او دلیلی داده تا با پدیده ای مشابه حرکت ظاهری ستارگان ثابت را موسوم به توضیح دهد انحراف سوتا
نور ستاره مانند قطره هایی از باران شدید که روی شیشه های کالسکه در حال حرکت است ، به زمین می رسد. حرکت پرتو نور و حرکت زمین جمع می شوند.
بنابراین ، برای اینکه نور یک ستاره ، عمود بر صفحه حرکت زمین ، در تلسکوپ قرار گیرد ، باید در یک زاویه مشخص کج شود ، که این امر نه به فاصله ستاره ، بلکه فقط به سرعت نور و سرعت حرکت زمین بستگی دارد (قبلاً در آن زمان بود) شناخته شده - 30 کیلومتر در ثانیه).
با اندازه گیری زاویه ، بردلی دریافت که سرعت نور 308 هزار کیلومتر در ثانیه است. اندازه گیری های بردلی ، مانند رومر ، مسئله بحث برانگیز مقدار یک ثابت در قانون شکست را حل نکرد ، زیرا بردلی و رومر سرعت مجموعه را نه در هر محیط ، بلکه در فضای بیرونی تعیین کردند.
ایده روش جدیدی برای اندازه گیری سرعت نور توسط D. Arago ارائه شد. توسط دو روش مختلف توسط I. Fizeau و L. Foucault انجام شد.
فیزو در سال 1849 فاصله دو نقطه را با دقت اندازه گیری کرد. در یکی از آنها ، او یک منبع نور قرار داد ، و در دیگری - یک آینه ، که باید از آن نور منعکس شود و به منبع بازگردد.
برای تعیین سرعت انتشار نور ، لازم بود که مدت زمان مورد نیاز برای عبور نور از مسیر منبع به آینه ، به طور دقیق اندازه گیری شود.
فاصله از منبع ، واقع در حومه پاریس سورنت ، تا آینه نصب شده در مونمارتر 8633 متر بود. این بدان معنی است که فاصله دو برابر شده 17 266 متر بود. ششصد هزارم ثانیه.
پس از آن هیچ وسیله ای برای اندازه گیری این مدت کوتاه وجود نداشت.
این بدان معنی است که این اندازه گیری ها باید از آزمایش حذف می شدند.
یک تلسکوپ با هدف پاریس در سورسنس نصب شد. نور از یک منبع از یک لوله دیگر عبور می کند. از سطح یک صفحه شیشه ای شفاف ، که در لوله با زاویه 45 قرار دارد ، نور تا حدی به سمت پاریس منعکس می شود.
در پاریس ، مونمارتر ، تلسکوپ دیگری نصب شد که نور منعکس شده از یک صفحه شفاف در آن افتاد.
با نگاهی به چشمی می توان منبع نوری را دید که در پشت لوله کناری قرار دارد. چشمی لوله نصب شده در مونمارتر با آینه جایگزین شد و باعث بازگشت نور به سورسنس شد.
نوری که توسط آینه در مونمارتر منعکس می شود ، در حال بازگشت به صفحه شیشه ای شفاف در مسیر بازگشت به داخل لوله ، تا حدی از سطح آن منعکس می شود و فرقه ای که از صفحه و چشمی لوله عبور می کند به چشم ناظر می افتد.
این تلسکوپ در سورنس علاوه بر لوله جانبی که نور از آن وارد می شود ، در محلی که کانون لنز و چشمی قرار دارد دارای شکاف است. چرخ دنده ای از شکاف عبور می کرد که با کار ساعت کار می کرد. وقتی چرخ ثابت بود و طوری تنظیم می شد که نور از بین شاخه ها عبور می کرد ، نوری که از آینه در مونمتر منعکس می شود در چشمی لوله قابل مشاهده است.
وقتی چرخ به حرکت در آمد ، نور ناپدید شد. این در لحظه ای اتفاق افتاد که چراغ ، از میان چرخ های چرخ به سمت پاریس عبور می کند ، در راه بازگشت با یک دندان برخورد می کند و فاصله ای بین دندان ها نیست.
برای اینکه دوباره نور در چشمی ظاهر شود ، لازم بود که تعداد دورهای چرخ را دو برابر کنید.
با افزایش بیشتر تعداد دورها ، نور دوباره ناپدید شد.
در آزمایش های فیزو ، چرخ دنده چرخدار 720 دندان داشت. اولین ناپدید شدن مجموعه هنگامی که چرخ در ثانیه 12.67 دور می زد ، مشاهده شد.
در هر زمان یک دور انقلاب برابر با 1/67/12 ثانیه انجام داد. در این حالت فاصله بین دندانها با دندان جایگزین شد. اگر دندانها 720 باشد ، فواصل آن نیز 720 است. بنابراین ، تغییر در زمانی برابر با 1/67/67 * 2 * 720 \u003d 1/18245 ثانیه اتفاق می افتد.
در طول این مدت ، نور دو برابر مسافت از سورن تا مونتمار را طی کرد.
در نتیجه ، سرعت آن برابر با 315 هزار کیلومتر در ثانیه بود.
با این روش مبتکرانه می توان از اندازه گیری فواصل زمانی کوچک جلوگیری کرد و هنوز سرعت نور را تعیین کرد.
فاصله نسبتاً زیاد بین منبع نور و آینه اجازه نمی دهد هیچ محیطی در مسیر نور قرار گیرد. فیزو سرعت نور هوا را تعیین کرد.
سرعت نور در سایر رسانه ها توسط فوکو در سال 1862 تعیین شد. در آزمایشات فوکو ، فاصله از منبع تا آینه فقط چند متر بود. این امر امکان قرار دادن لوله ای پر از آب را در مسیر نور فراهم می آورد.
فوکو دریافت که سرعت انتشار نور در محیط های مختلف کمتر از هوا است. به عنوان مثال در آب برابر است با سرعت نور در هوا. نتایج بدست آمده اختلافات دو قرن بین نظریه های بدن و موج راجع به مقدار ثابت قانون شکست را حل کرده است. تئوری موج نور معنای صحیحی را در قانون شکست می دهد.
اندازه گیری سرعت انتشار نور در محیط های مختلف امکان معرفی مفهوم چگالی نوری یک ماده را فراهم کرد.
لیست ادبیات استفاده شده
- مدل سازی شبیه سازی. - [منبع الکترونیکی] - حالت دسترسی: webcache.googleusercontent.com - تاریخ دسترسی: آوریل 2014. - عنوان از روی صفحه