скоростта на светлината

Скоростта на светлината във вакуум - абсолютната стойност на скоростта на разпространение на електромагнитни вълни във вакуум [3]. Във физиката, традиционно обозначен с "С" писмо (изразен като "СЕ"). Скоростта на светлината във вакуум - основен константа. Тя не зависи от избора на инерционни еталонни системи (ISO). Това е основна физическа константа, която се характеризира не само отделен орган или област, и свойствата на геометрията на пространство-време като цяло [4]. Според настоящите изглед, скоростта на светлината във вакуум - терминал скоростта на движение на частиците и разпространение на взаимодействия.

В вакуум (вакуум) [правило]

Времето за разпространение на светлинния лъч в умален модел на Земята Луната. За да се преодолее разстоянието от повърхността на повърхността на лунна светлина отнема 1.255 секунди.

Най-точно измерване на скоростта на светлината 299 792 458 ± 1,2 м / сек, на базата на референтната метър е проведено през 1975 godu [Забележка. 1].

В момента се смята, че скоростта на светлината - фундаментална физическа константа. по дефиниция, точно равна на 299792458 м / сек. 1,079,252 или 848.8 km / h. Точността на стойността, свързана с факта, че от 1983 года метър в Международната система единици (SI) се определя като разстоянието, изминато от светлината във вакуум в продължение на период, равно на 1 / сек 299 792 458 [6].

В природата, скоростта на светлината разпространение (във вакуум)

Твърдите частици могат да имат скорост приближава много близо до светлината скорост [Забележка. 2]. но все още не го достигне точно. Например, в близост до скоростта на масивни частици се получават с ускорител или част от космическите лъчи.

В съвременната физика, тя се счита за основателно твърдение, че причинните ефекти не могат да бъдат прехвърлени при скорост по-голяма скоростта на светлината във вакуум (включително чрез прехвърлянето на тези въздействия в някои физическото тяло). Има, обаче, е проблем на "заплитане" от частици, което изглежда да "знае" за състоянието на взаимно незабавно. Въпреки това, в този случай, свръхсветлинна скорост предаването на информация се осъществява. защото е необходимо информация предаване по този начин да се повиши допълнително класически канал предаване със светлина скорост [7].

Въпреки че по принцип на движение на някои обекти със скорост по-голяма от скоростта на светлината във вакуум, е възможно, но то може да бъде от настоящата гледна точка, само тези обекти, които не могат да се използват за предаване на информация от тяхното движение (например - слънчев лъч по принцип може да се движи по протежение на стена с по-голяма скорост от скоростта на светлината, но не може да се използва за предаване на информация със скорост от едната стена към друга точка) [8].

Прозрачният среда [цитат]

Скоростта на светлината в прозрачна среда, - скоростта, с която светлината се разпространява в среда, различна от вакуум. В среда с дисперсия. разлика между скоростта на фаза и група.

Скоростта на фаза свързва честота и дължина на вълната на монохроматична светлина в средата (λ = с / ν). Тази скорост е обикновено (но не задължително) по-малко от в. Съотношението на скоростта фаза на светлината във вакуум до светло скорост в среда се нарича индекс на рефракция на средата.

Скоростта на група от светлина се определя като скоростта на разпространение на ритъма между две вълни с подобна честота и в равновесие среда, е винаги по-малко от С. Въпреки nonequilibrium носители, например, силно абсорбиращ, тя може да надвишава С. В този случай, обаче, нараства фронт на импулса, все още се движи със скорост не по-голяма от скоростта на светлината във вакуум. В резултат на това на свръхсветлинна скорост предаването на информация остава невъзможно.

Иполит Fizeau на опита се оказа. че движението на носителя по отношение на светлинния лъч и може да повлияе на скоростта на светлината в тази среда.

Основната роля в физика [редактиране]

Лоренц фактор (Лоренц фактор) у като функция на скоростта. Това повишава от 1 (за нулева скорост) до безкрайност (об приближи до с).

Скоростта, с която светлинните вълни се разпространяват във вакуум не зависи от движението на източника на вълна или от референтната наблюдател система [Забележка. 3]. Айнщайн постулира непроменящо скоростта на светлината през 1905 г. [9] .He стигна до това заключение въз основа на теорията на електромагнетизма Максуел, както и липсата на доказателства за съществуването на етер [10].

Инвариантност на скоростта на светлината винаги потвърждава от много експерименти [11]. Възможно е да се провери експериментално е, че скоростта на светлината в "двустранно" експериментално (например, от извора до огледалото и обратно) е независима от референтната система, тъй като е невъзможно да се измери скоростта на светлината в една посока (например, от източник към отдалечен приемник) без допълнителни споразумения за това как да се синхронизира източник часовник и приемника. Въпреки това, ако се прилага този Einstein синхронизация едностранно скорост светлина става двустранно по дефиниция [12] [13].

Специалната теория на относителността разследва последиците от инвариантността на в рамките на предположението, че законите на физиката са еднакви във всички инерциални отправни системи [14] [15]. Една от последиците е, че в - е скоростта, с която трябва да се движи във вакуум и всички безтегловни вълна на частиците (по-специално, светлина).

Специална теория на относителността има много експериментално доказани ефекти, които са контра-интуитивен. [16] Тези последици включват: еквивалентността на маса и енергия, намаляването на дължината (намаляване на обекти в движение) [Забележка. 4], и време дилатация (движещи часовници се движат по-бавно). Фактор γ, които се намалява по дължина и забави времето, известни като Лоренц фактор (Лоренц фактор), където V - скорост на обекта. За скорости, много по-малко, отколкото в (например за скоростите, с които си имаме работа, всеки ден), разликата между γ и 1 е толкова малка, че тя може да бъде пренебрегната. В този случай, на специалната теория на относителността е добре приблизително чрез галилейски относителността. Но в релативистичната скорости увеличава разликите и подходи безкрайност приближава V до гр.

Комбинирането на резултатите от специалната теория на относителността изисква две условия: (1) времето и пространството са обединени структура, известна като пространство-времето (когато е в свързва единица време и място), и (2) физическите закони отговарят на изискванията на специална симетрия, която се нарича инвариантност Лоренц (Лоренц инвариантен), формула, която съдържа параметър [19]. Лоренц инвариантност е повсеместна в съвременните физични теории, като например квантовата електродинамика. квантовата хромодинамика. стандартния модел на физиката на елементарните частици и общата теория на относителността. По този начин, параметър С се намира навсякъде в съвременната физика и има, по много начини, които не са свързани с реалното света. Например, общата теория на относителността предполага, че тежестта и гравитационните вълни се разпространяват с С, скорост [20] [21]. В не-инерционни еталонни системи (в гравитационно извита пространство или в модели на рамки, за ускоряване на движението), местната скоростта на светлината е постоянна и равна на с. Въпреки това, скоростта на светлината по пътя на ограничен дължина може да се различава от в което, както е определено време и пространство [22].

Смята се, че основните константи като в. има същото значение във всички на пространство-времето, тоест, те не зависят от местоположението и не се променят с времето. Въпреки това, някои теории предполагат, че скоростта на светлината може да се промени с течение на времето [23] [24]. Въпреки че няма убедителни доказателства за такива промени, но те остават обект на научни изследвания [25] [26].

Горната граница на скоростта [правило]

Съгласно специална теория на относителността, обект на енергия маса почивка м и скорост V е γmc 2. където γ - Лоренц фактор дефинирани по-горе. Когато V е нула, γ е единство, което води до известна формулата на маса и енергия еквивалентност E = MC 2. Тъй като фактор γ подходи безкрайност се приближи до V в. ускорение масивен обект до скоростта на светлината ще изисква безкрайна енергия. скоростта на светлината - горната граница на скоростта за обекти с масата на покой. Установено е експериментално в много тестове релативистичната енергия и импулс [29].

Събитие B предхожда събитието в червено координатна система (SB), а Б със зелената CO и В настъпва след синьо SB.

История измерване на скоростта на светлината [цитат]

Антични учени, с редки изключения, считани безкрайна скорост на светлината [33]. В днешно време, този проблем се превърна в предмет на дебат. Галилео и Хук Предполага се, че то е ограничено, макар и много голям, а Кеплер. Декарт и Ферма все още защитава безкрайната скоростта на светлината.

Първа оценка на скоростта на светлината се върна Олаф Роумър (1676). Той каза, че когато Земята и Юпитер са разположени от двете страни на слънцето. луна на Юпитер Йо затъмнение късно в сравнение с изчисленията за 22 минути. От там той получава стойност за скоростта на светлината около 220 000 km / сек - неточни, но близо до истината. Половин век по-късно, през 1728, позволи откриването на аберация Брадли Дж потвърдите крайната скорост на светлината и изясняване оценка нея. Брадли получената стойност е 308 000 км / сек [34] [35].

За първи път скоростта на светлината измерване въз основа на определянето на течение на времето светлината точно измерено разстояние на Земята, извършена през 1849, AI L. Fizeau. В своите експерименти, те разработват Fizeau използва "прекъсване метод", на разстояние, изминато от светлината, е 8.63 км. Установено е, че получената стойност на измерванията да 313300Km / сек. След значително подобрен метод за прекъсване и се използва за измерване Cornu MA (1876), A. J. Perrot (1902) и Е. Bergshtrand [SV]. Измерванията изпълнявани от Е. Bergshtrandom през 1950 г., дадоха на скоростта на светлината стойност 299 793.1 km / сек. при което точността на измерване се подобри до 0.25 км / и [34].

Допълнителен напредък бе свързано с появата на masers и лазери. което е много стабилен радиация честота позволява да се определи скоростта на светлината едновременно измерване на дължината на вълната и честотата на светлина. В началото на 1970-те години, светлина нивото на грешка на измерване е в близост до 1 м / [39]. След проверка и одобрение на резултатите, получени в различни лаборатории, XV Генерална конференция по мерки и теглилки през 1975 е препоръчително да се използва като стойността на скоростта на светлината във вакуум стойност равна 299792458 м / сек, с относителна грешка (несигурност) 4 10 - 9 [40]. което съответства на абсолютна грешка от 1,2 м / [41].

От съществено значение е, че по-нататъшно увеличаване на точността на измерване е станало невъзможно поради обстоятелствата на фундаментална природа: ограничаващ фактор е несигурността от стойността на изпълнението на определението на един метър, в сила по това време. Просто казано, основният принос на грешката на измерването е скоростта на светлината въвежда грешка "производство" стандарт m, относителната стойност на което е 4 х 10 -9 [41]. Въз основа на това и като се вземат предвид и други съображения, XVII Генерална конференция по мерки и теглилки през 1983, приета нова дефиниция на електромера, поставени в основата му е препоръчително преди скоростта на светлината и определяне на уреда като разстоянието, което светлината изминава във вакуум по време на интервал от време, равен на 1/299 792 458 на втория [42].

Superluminous движение [цитат]

От Специалната теория на относителността, че ускоряването леки физически частици (масивни или безмасовите) принцип причинно-следствената връзка биха били в нарушение - в някои инерционни еталонни системи се оказа възможно да се предават сигнали от бъдещето към миналото. Въпреки това, теория не изключва хипотетични частици без взаимодействие с конвенционални частици [43]. движение в пространство-времето superluminally.

Хипотетични частици се движат superluminally наречени тахиони. Математически тахионите движение описани трансформация Лоренц като движение на частиците с имагинерна маса. Колкото по-висока от скоростта на тези частици, толкова по-малко енергия, те носят, и обратно, колкото по-близо скоростта им до скоростта на светлината, толкова повече енергия от - както и енергията на обикновените частици, тахиони енергия клони към безкрайност при приближаване към скоростта на светлината. Това е най-очевидна последица от Лоренцовите трансформации, които не позволяват масивна частица (както на реалното и въображаемото маса), за да достигне скоростта на светлината - да информира частица безкрайно количество енергия, е просто невъзможно.

Трябва да се разбира, че, от една страна, тахионите - клас от частици, отколкото един вид на частиците, и второ, тахионите принцип причинно-следствената връзка не нарушават, ако те не взаимодействат с конвенционални частици [43].

Обикновени частици, които се движат по-бавно от светлина, наречени масивна частиците. Масивна частици не може да достигне скоростта на светлината, но само толкова, колкото да дойде близо до него, тъй като в този случай те стават безкрайно голяма енергия. Всички те имат масивна маса на частиците. За разлика от безмасови частици, наречени lyuksonami. Lyuksony вакуум винаги се движи със скоростта на светлината, и включват фотони. глуони и гравитони, хипотетични.

В култура [редактиране]

Фантастичният историята "деня на Страшния съд" Александър Беляев описва ситуация, при която скоростта на светлината е сведена до няколко метра в секунда.

Вж. Също [редактиране]

1. ↑ момента най-точна мярка за скоростта на светлината въз основа на независима определяне на стойностите на дължина на вълната и честотата на светлина или други електромагнитно лъчение и последващо изчисляване в съответствие с уравнение =. [5]
2. ↑ Зее. Напр О-ми-Бог частиците [ен]
3. ↑ Въпреки това, честотата на светлина зависи от движението на източник на светлина по отношение на наблюдателя се дължи на ефекта на Доплер,
4. ↑ Докато се движат измерени обекти са по-къси от линията на относителното движение, те също се появяват завъртян. Този ефект, известен като въртенето на Terrell. свързан с разликата във времето между сигналите е дошъл на наблюдателя от различни части на обекта. [17] [18]
5. ↑ той смята, че Scharnhorst ефект позволява сигнали, за да се разпространят непосредствено над гр. но специални условия, при които може да възникне ефект, предотвратяване на използване на този ефект за нарушение на принципа на причинно-следствената връзка [30]

Бележки [редактиране]

Референции [правило]

Референции [редактиране]

Вижте. Също така скоростта на светлината (в wikiznanie)