Pada kecepatan berapa cahaya merambat dalam ruang hampa?

Kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah indeks yang banyak digunakan dalam fisika dan pada suatu waktu memungkinkan sejumlah penemuan dibuat serta menjelaskan sifat dari banyak fenomena. Ada beberapa poin penting yang harus dipelajari untuk memahami topik dan memahami bagaimana dan dalam kondisi apa indeks ini ditemukan.

Berapakah kecepatan cahaya

Kecepatan cahaya dalam ruang hampa dianggap sebagai kuantitas absolut yang mencerminkan kecepatan rambat radiasi elektromagnetik. Ini banyak digunakan dalam fisika dan memiliki sebutan dalam bentuk huruf Latin kecil "c" (mereka mengatakan "ce").

Dalam ruang hampa, kecepatan cahaya digunakan untuk menentukan kecepatan gerak partikel yang berbeda.

Menurut sebagian besar peneliti dan ilmuwan, kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah kecepatan maksimum yang mungkin dari gerak partikel dan perambatan berbagai jenis radiasi.

Adapun contoh fenomenanya adalah sebagai berikut:

1. Cahaya tampak datang dari mana saja sumber.
2. Semua jenis radiasi elektromagnetik (misalnya sinar-X dan gelombang radio).
3. Gelombang gravitasi (di sini beberapa ahli tidak setuju).

Banyak jenis partikel dapat bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya, tetapi tidak mencapainya.

Nilai yang tepat dari kecepatan cahaya

Para ilmuwan telah mencoba selama bertahun-tahun untuk menentukan berapa kecepatan cahaya, tetapi pengukuran yang tepat dilakukan pada tahun 1970-an. Pada akhirnya angka tersebut adalah 299.792.458 m/s dengan deviasi maksimum +/-1.2 m. Hari ini, ini adalah unit fisik yang tidak berubahkarena jarak satu meter adalah 1/299.792.458 sekon, berapa lama waktu yang dibutuhkan cahaya dalam ruang hampa untuk menempuh jarak 100 cm.

Ilmiah rumus untuk menentukan kecepatan cahaya.

Untuk mempermudah perhitungan, angka tersebut disederhanakan menjadi 300.000.000 m/s (3×108 m/s). Hal ini akrab bagi semua orang dari kursus fisika di sekolah, di situlah kecepatan diukur dalam bentuk ini.

Peran mendasar dari kecepatan cahaya dalam fisika

Parameter ini adalah salah satu yang utama, terlepas dari kerangka acuan mana yang digunakan dalam penelitian ini. Itu tidak tergantung pada gerakan sumber gelombang, yang juga penting.

Invarians diterima sebagai postulat oleh Albert Einstein pada tahun 1905. Ini muncul setelah ilmuwan lain, Maxwell, setelah tidak menemukan bukti keberadaan eter pembawa cahaya, mengajukan teori elektromagnetisme.

Klaim bahwa pengaruh kausal tidak dapat dibawa pada kecepatan yang lebih besar dari kecepatan cahaya sekarang dianggap cukup valid.

Ngomong-ngomong! Fisikawan tidak menyangkal bahwa beberapa partikel dapat bergerak dengan kecepatan lebih besar dari angka yang dimaksud. Tetapi dengan melakukan itu, mereka tidak dapat digunakan untuk mengirimkan informasi.

Referensi sejarah

Untuk memahami secara spesifik topik dan mempelajari bagaimana fenomena tertentu ditemukan, kita harus mempelajari eksperimen beberapa ilmuwan. Banyak penemuan-penemuan yang dilakukan pada abad ke-19 yang membantu para ilmuwan di kemudian hari, terutama mengenai arus listrik dan fenomena induksi magnet dan elektromagnetik.

Eksperimen James Maxwell

Penelitian fisikawan mengkonfirmasi interaksi partikel di kejauhan.Hal ini kemudian memungkinkan Wilhelm Weber untuk mengembangkan teori baru elektromagnetisme. Maxwell juga dengan jelas menetapkan fenomena medan magnet dan listrik dan menentukan bahwa mereka dapat saling menghasilkan untuk membentuk gelombang elektromagnetik. Ilmuwan inilah yang pertama menggunakan sebutan "c", yang masih digunakan oleh fisikawan di seluruh dunia saat ini.

Karena itu, sebagian besar peneliti sudah membicarakan sifat elektromagnetik cahaya. Maxwell, ketika mempelajari kecepatan propagasi eksitasi elektromagnetik, sampai pada kesimpulan bahwa indeks ini sama dengan kecepatan cahaya, pada suatu waktu dia terkejut dengan fakta ini.

Berkat penelitian Maxwell, menjadi jelas bahwa cahaya, magnet, dan listrik bukanlah konsep yang terpisah. Bersama-sama, faktor-faktor ini menentukan sifat cahaya, karena merupakan kombinasi medan magnet dan listrik yang menyebar di ruang angkasa.

Diagram perambatan gelombang elektromagnetik.

Michelson dan pengalamannya dalam membuktikan kemutlakan kecepatan cahaya

Pada awal abad terakhir, sebagian besar ilmuwan menggunakan prinsip relativitas Galileo, yang menyatakan bahwa hukum mekanika adalah sama tidak peduli kerangka acuan mana yang digunakan. Namun menurut teori, kecepatan rambat gelombang elektromagnetik harus berubah seiring dengan bergeraknya sumber. Hal ini bertentangan dengan postulat Galileo dan teori Maxwell, yang menjadi alasan dimulainya penelitian.

Pada saat itu, sebagian besar ilmuwan cenderung pada "teori ether", yang menurutnya indikatornya tidak bergantung pada kecepatan sumbernya, faktor penentu utama dianggap sebagai kekhasan medium.

Michelson menemukan bahwa kecepatan cahaya tidak bergantung pada arah pengukuran.

Karena Bumi bergerak di ruang angkasa dalam arah tertentu, kecepatan cahaya, menurut hukum penambahan kecepatan, akan berbeda ketika diukur dalam arah yang berbeda.Tetapi Michelson tidak menemukan perbedaan dalam perambatan gelombang elektromagnetik, tidak peduli ke arah mana pengukuran dilakukan.

Teori eter tidak dapat menjelaskan keberadaan magnitudo absolut, yang menunjukkan kekeliruannya dengan lebih baik.

Teori Relativitas Khusus Albert Einstein

Ilmuwan muda pada saat itu mempresentasikan teori yang bertentangan dengan kepercayaan sebagian besar peneliti. Menurutnya, waktu dan ruang memiliki karakteristik yang memastikan kecepatan cahaya yang tidak berubah dalam ruang hampa terlepas dari kerangka acuan yang dipilih. Ini menjelaskan eksperimen Michelson yang gagal, karena kecepatan rambat cahaya tidak bergantung pada gerakan sumbernya.

[tds_council]Konfirmasi tidak langsung tentang kebenaran teori Einstein adalah "relativitas simultanitas", esensinya ditunjukkan pada gambar.[/tds_council]

Contoh bagaimana lokasi seseorang mempengaruhi persepsi seseorang tentang propagasi cahaya.

Bagaimana kecepatan cahaya diukur sebelumnya

Upaya untuk menentukan indikator ini telah dilakukan oleh banyak orang, tetapi karena tingkat perkembangan ilmu pengetahuan yang rendah sebelumnya bermasalah untuk melakukannya. Misalnya, para ilmuwan zaman kuno percaya bahwa kecepatan cahaya tidak terbatas, tetapi kemudian banyak peneliti mempertanyakan postulat ini, yang menyebabkan sejumlah upaya untuk menentukannya:

1. Galileo menggunakan senter. Untuk menghitung kecepatan rambat gelombang cahaya, dia dan asistennya berada di bukit, jarak antara yang ditentukan dengan tepat. Kemudian salah satu peserta membuka lentera, yang kedua melakukan hal yang sama begitu melihat cahaya. Tetapi metode ini gagal karena kecepatan perambatan gelombang yang tinggi dan ketidakmampuan untuk menentukan interval waktu secara akurat.
2. Olaf Remer, astronom dari Denmark, melihat keanehan saat mengamati Jupiter.Ketika Bumi dan Yupiter berada pada titik yang berlawanan dalam orbitnya, gerhana Io (satelit Jupiter), berada 22 menit di belakang planet itu sendiri. Dari sini ia menyimpulkan bahwa kecepatan rambat gelombang cahaya tidak terbatas dan memiliki batas. Menurut perhitungannya, indeks itu sekitar 220.000 km per detik.
   Penentuan kecepatan cahaya oleh Rehmer.
3. Sekitar periode yang sama, astronom Inggris James Bradley menemukan fenomena penyimpangan cahaya, baik karena pergerakan Bumi mengelilingi Matahari, maupun karena rotasi di sekitar porosnya, yang menyebabkan posisi bintang di langit dan jarak ke mereka terus berubah. Karena fitur-fitur ini, bintang-bintang menggambarkan elips selama setiap tahun. Berdasarkan perhitungan dan pengamatan, astronom menghitung kecepatannya, yaitu 308.000 km per detik.
   Penyimpangan cahaya
4. Louis Fizeau adalah orang pertama yang memutuskan untuk menentukan tingkat yang tepat melalui percobaan laboratorium. Dia memasang kaca dengan permukaan cermin pada jarak 8.633 meter dari sumbernya, tetapi karena jaraknya kecil, tidak mungkin untuk membuat perhitungan waktu yang akurat. Kemudian ilmuwan meletakkan roda bergigi, yang dengan roda giginya secara berkala menutupi cahaya. Dengan mengubah kecepatan roda, Fizeau menentukan pada kecepatan berapa cahaya tidak sempat melewati sela-sela gigi dan kembali ke belakang. Dia menghitung kecepatan 315.000 kilometer per detik.
   percobaan Louis Fizeau.

Mengukur kecepatan cahaya

Hal ini dapat dilakukan dengan beberapa cara. Tidak perlu menguraikannya secara rinci, masing-masing akan memerlukan tinjauan terpisah. Karena itu, paling mudah untuk memilah varietas:

1. Pengukuran astronomi.. Di sinilah metode Remer dan Bradley paling sering digunakan, karena terbukti efektif dan nilainya tidak terpengaruh oleh sifat udara, air, dan sifat lingkungan lainnya. Dalam ruang hampa, akurasi pengukuran meningkat.
2. Resonansi rongga atau efek rongga - adalah nama yang diberikan untuk fenomena gelombang magnetik berdiri frekuensi rendah yang terjadi antara permukaan planet dan ionosfer. Dengan menggunakan rumus khusus dan data dari alat ukur, tidak sulit untuk menghitung nilai kecepatan partikel dalam medium udara.
3. interferometri - satu set metode penelitian, di mana beberapa jenis gelombang ditambahkan bersama. Ini memberikan efek interferensi, karena itu banyak pengukuran getaran elektromagnetik dan akustik dapat dilakukan.

Dengan bantuan peralatan khusus dimungkinkan untuk melakukan pengukuran tanpa menggunakan teknik khusus.

Apakah FTL mungkin?

Menurut teori relativitas, melebihi kecepatan partikel fisik melanggar prinsip kausalitas. Karena itu, transmisi sinyal dari masa depan ke masa lalu dan sebaliknya dimungkinkan. Tetapi pada saat yang sama teori tidak menyangkal bahwa mungkin ada partikel yang bergerak lebih cepat, ketika mereka berinteraksi dengan zat biasa.

Jenis partikel ini disebut tachyon. Semakin cepat mereka bergerak, semakin sedikit energi yang mereka bawa.

Pelajaran video: Eksperimen Fizeau. Mengukur kecepatan cahaya. Fisika kelas 11.

Kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah konstan dan banyak fenomena dalam fisika didasarkan padanya. Definisinya merupakan tonggak baru dalam perkembangan ilmu pengetahuan, karena memungkinkan untuk menjelaskan banyak proses dan menyederhanakan sejumlah perhitungan.