Ce ştim despre viteza luminii

vineri, iunie 24, 2011 15:12
Posted in category Puţină fizică

LuminaPentru cei care îşi amintesc noţiunile cursului de fizică, viteza luminii era de aproximativ 300.000 km/s. Dacă dorim mai multe amănunte, alte informaţii despre subiect găsim pe Wikipedia. De exemplu, viteza luminii în vid este o importantă constantă fizică universală; conform cunoştintelor pe care le avem în prezent, este viteza de propagare a luminii în vid perfect – independent de parametri fizici ai luminii cum sunt: culoarea, intensitatea, direcţia, polarizarea sau durata propagării. Această caracteristică este proprie nu numai luminii din spectrul vizibil, ea este valabilă tuturor radiaţiilor de natură electromagnetică cum sunt: undele radio, lumina infraroşie şi ultravioletă, radiaţiile X şi Gamma. Viteza luminii în vid, conform teoriei relativităţii restrânse al lui Einstein reprezintă valoarea limită a vitezei pe care o poate atinge un corp, indiferent de mediul în care se propagă. Valoarea sa, exprimată în unităţi din Sistemul Internaţional, este de 299.792.458 m/s (metri pe secundă).

Pe site-ul scientia.ro există pe undeva întrebarea Cine a măsurat prima dată viteza luminii?. Iată şi răspunsul.
Iata o lista a masuratorilor celebre care au avut loc de-a lungul ultimelor sute de ani:

In 1667 Galileo Galilei a ajuns la o valoare „de cel putin 10 ori mai mare ca a vitezei sunetului”
In 1675 Ole Roemer a masurat valoarea de aproximativ 200,000 Km/sec
In 1728 James Bradley a calculat valoarea de 301,000 Km/s
In 1849 Hippolyte Louis Fizeau: 313,300 Km/s
In 1862 Leon Foucault 299,796 Km/s
In prezent valoarea acceptata este de: 299792.458 km/s

Deci raspunsul corect cred ca ar fi Ole Roemer, in 1675. Astronomul danez lucra la Observatorul din Paris si studia in detaliu orbtia satelitului lui Jupiter – Io. Satelitul este eclipsat de Jupiter (asa se vede de pe Terra) o data la fiecare orbita (acum se stie ca perioada orbitala este de 1769 de zile terestre). Prin cronometrarea eclipselor de-a lungul mai multor ani, Roemer a observat ca intervalurile de timp scurse intre 2 eclipse succesive se micsoreaza pe masura ce Pamantul se apropie de Jupiter, in miscarea sa prin sistemul solar. La fel, cand Terra se departeaza de Jupiter, intervalele devin mai mari. Aceste diferente se acumuleaza in timp.

Folosind datele acumulate, Roemer a estimat ca atunci cand Terra este cel mai aproape de Jupiter eclipsele lui Io se produc cu 11 minute mai devreme decat timpul estimat. 6 luni jumatate mai tarziu, cand Terra era in cel mai indepartat punct de Jupiter, eclipsele se produc cu 11 minute mai tarziu decat preziceau calculele.
Cu o sclipire de geniu, Roemer a pus diferentele pe seama vitezei finite a luminii (lumina de la Io trebuia sa parcurga distante diferite pana la Terra). Pe baza datelor astronomice de atunci Roemer a calculat viteza luminii la 131000 mile pe secunda. Calculele au fost facute de Christiaan Huygens.

Într-un material aflat pe acelaşi site Scientia.ro, scris de Lup Claudiu şi intitulat Viteza luminii – de la infinit la finit, sunt povestite primele încercări de determinare a vitezei luminii. Mai jos puteţi citi acest material interesant.

În acest articol vom vorbi despre primele încercări de determinare a vitezei luminii. Primii care au încercat să determine viteza de propagare a razelor de lumină au fost filozofii antici. Ce-i drept, ei se întrebau doar dacă viteza lor e infinită sau finită.

Singurul raţionament pe care se bazau era că viteza luminii este mai mare decât viteza sunetului (au dedus acest lucru în timpul fulgerelor; întâi le vedem şi apoi le auzim). Deoarece vedem fulgerul aproape imediat după producerea lui, e logic să afirmăm că viteza luminii e ori infinită, ori extraordinar de mare, un răspuns mulţumitor în timpul Antichităţii.

Rolul lui Galileo Galilei în determinarea vitezei luminii

Primul care a propus un experiment pentru determinarea acestei viteze a fost Galileo Galilei. Experimentul era destul de simplu: doi observatori înarmaţi cu felinare şi obloane vor sta la distanţă unul de altul. Primul trebuia să trimită un semnal spre cel de-al doilea, care i-ar răspunde imediat cu un alt semnal. Astfel, primul ar putea estima valoarea lui c, măsurând timpul scurs între trimiterea si recepţionarea semnalelor. Când i-a venit ideea, prin 1638, Galileo era deja, din păcate, orb şi în arest la domiciliu, prin urmare nu a mai putut efectua experimentul.

În 1667, această idee a fost pusă, într-un final, în practică de către Accademia del Cimento de la Florenţa. Experimentul a început cu o distanţă mică între cei doi observatori, urmând a se mări treptat. Până la urmă, experienţa s-a dovedit a fi inutilă, deoarece timpul măsurat nu era niciodată mai mare de o fracţiune de secundă, fracţiune ce putea fi pusă pe seama timpului de reacţie al observatorului. Dacă timpul măsurat ar fi crescut odată cu mărirea distanţei, atunci rezulta că viteza luminii are o valoare finită. Cu un timp măsurat constant indiferent de distanţă nu se putea ajunge la o concluzie clară. Din nou, c era fie infinită, fie foarte mare.

Experimentul lui Ole Römer şi determinarea finitudinii vitezei luminii

Câţiva ani mai târziu, astronomul danez Ole Römer, bucurându-se de reputaţia de excelent observator al cerului, a fost încurajat să studieze o ciudată anomalie legată de luna lui Jupiter, Io. În mod normal, orice lună ar fi trebuit să se rotească perfect regulat în jurul lui Jupiter (la fel ca Luna noastră), însă nu şi Io, ale cărei perioade erau uşor neregulate: uneori apărea din spatele lui Jupiter cu câteva minute mai devreme decât se prevedea, alteori cu câteva minute mai târziu.

Nimic nu avea sens, până când Römer şi-a dat seama că putea explica acest fenomen dacă viteza luminii era finită: Pământul şi Jupiter se află câteodată de aceeaşi parte a Soarelui, o distanţă relativ mică, însă uneori sunt de-o parte şi de alta a Soarelui, la o distanţă mult mai mare. Când Pământul şi Jupiter se află la distanţa maximă, lumina trebuie să parcurgă 300.000.000 km în plus pentru a ajunge la noi. Logic, dacă viteza luminii ar avea o valoare finită, atunci i-ar lua mai mult timp pentru a străbate această distanţă suplimentară. Pe scurt, Römer a susţinut că aceste neregularităţi nu se datorau lui Io, ci erau o iluzie provocată de valoarea finită a lui c.

În urma a 3 ani de observaţii, Römer a estimat că viteza luminii era de 190.000 km/s. În realitate c=300.000 km/s, însă important era faptul că se demonstrase finitudinea vitezei luminii.

Ca o confirmare a teoriei sale, Ole Römer a prezis că o eclipsă a lui Io din 9 noiembrie 1676 urma să aibă loc cu câteva minute mai târziu. Şi chiar aşa a fost: eclipsa a avut loc cu o întârziere de câteva minute. Anii care au urmat au dus la o mai bună a aproximare a lui c, în final ajungându-se la valoarea de 299.792,458 km/s.

Citeste si articolele:

Dacă ţi-a plăcut articolul, ai ceva de completat sau ai ceva de reproşat (civilizat) la acest text, scrie un comentariu, ori pune un link pe site-ul (blogul) tău, în cazul în care vrei ca şi alţii să citească textul sau (obligatoriu) dacă ai copiat articolul parţial sau integral. După ce ai scris comentariul, acesta trebuie aprobat de administratorul site-ului, apoi va fi publicat.

6 Responses to “Ce ştim despre viteza luminii”

  1. Ce fel de combustibil folosesc sateliţii spaţiali | A șaptea dimensiune says:

    ianuarie 25th, 2015 at 16:43

    […] Ce ştim despre viteza luminii […]

  2. Se pregateste prima parcare in spatiu pentru acostarea navelor spatiale | A șaptea dimensiune says:

    martie 12th, 2015 at 19:49

    […] Ce ştim despre viteza luminii […]

  3. Ce măsoară un cântar | A șaptea dimensiune says:

    iulie 3rd, 2015 at 13:28

    […] Ce ştim despre viteza luminii […]

  4. Citate despre cunoaşterea prin ştiinţă | A șaptea dimensiune says:

    iulie 4th, 2015 at 16:37

    […] Ce ştim despre viteza luminii […]

  5. Ce ştim despre căldură | A șaptea dimensiune says:

    iulie 6th, 2015 at 12:51

    […] Ce ştim despre viteza luminii […]

  6. Cum s-au descoperit galaxiile | A șaptea dimensiune says:

    iulie 7th, 2015 at 14:19

    […] Ce ştim despre viteza luminii […]

Adauga un comentariu