ШВИДКІСТЬ СВІТЛА

План

РОЗВИТОК ПОГЛЯДІВ НА ПРИРОДУ СВІТЛА. ШВИДКІСТЬ СВІТЛА. ПРИНЦИП ГЮЙГЕНСА. ЗАКОНИ ВІДБИВАННЯ СВІТЛА

1.ШВИДКІСТЬ СВІТЛА

2.ВІДБИВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ. ДЗЕРКАЛА

Проблема визначення швидкості світла стояла перед наукою дуже давно. Учені розуміли, що світло є певним фізичним об'єктом, що поширюється від джерела в просторі, і цей процес відбувається протягом певного часу. Отже, світло як фізичний об'єкт має певну скінченну швидкість, хоча й дуже велику. Інтерес учених до цієї проблеми пояснювався не тільки бажанням одержати точні значення швидкості світла, а й намірами розкрити його природу.

Перші вимірювання швидкості світла, в яких були одержані вірогідні, а головне — підтверджені багатьма подальшими експериментами результати, були здійснені шведським фізиком Олафом Ремером у 1676 р. Плануючи свої дослідження, О. Ремер розумів, що світло має дуже велику швидкість, а тому для якомога точнішого її вимірювання слід обирати такі відстані, для проходження яких світлу був би потрібен значний час. Він обрав варіант дослідження з використанням позаземних об'єктів, які знаходяться на відстанях у мільйони кілометрів. О. Ремер як астроном добре знав розташування планет Сонячної системи, тому об'єктом дослідження обрав супутник Юпітера Іо. Цей супутник добре видно в астрономічні прилади, він має порівняно малий період обертання навколо Юпітера. Рухаючись орбітою, Іо періодично зникає в тіні Юпітера, а потім знову з'являється, здійснивши оберт навколо планети (мал. 4.15). Вимірявши період обертання Іо в той час, коли Земля була найближче до Юпітера, О. Ремер почав систематично зазначати момент виходу супутника Іо з тіні. І щоразу він помічав запізнення в його русі. За півроку, коли Земля була найбільш віддалена від Юпітера, запізнення становило близько 22 хвилин. О. Ремер пояснив це тим, що світло від планети проходить додатковий шлях, який дорівнює діаметру орбіти Землі. Поділивши 300 000 000 км (діаметр орбіти Землі) на 22 хв (час запізнення руху Іо), О. Ремер одержав швидкість дещо більшу 220 000 ^км_с.

Проблема встановлення природи світла хвилювала природодослідників протягом багатьох століть. Подібні вимірювання швидкості світла з використанням космічних тіл і явищ виконав також англійський учений Бредлі у 1727 р.

Вперше швидкість світла в повітрі в земних умовах визначив у 1849 р. французький учений І.Фізо. Він безпосередньо виміряв час проходження світла від джерела до дзеркала і назад. З цією метою І. Фізо використав колесо із зубцями, між якими проходило світло (мал. 4.16). Світло від джерела S спеціальним напівпрозорим дзеркалом В спрямовувалося між двома зубцями колеса до дзеркала М і поверталося назад, де його можна було спостерігати. Коли колесо було нерухомим, то спостерігач бачив світло незмінної інтенсивності. Запізнення затемнень Іо пов'язане з кінечною швидкістю світла. Коли ж колесо починали обертати, то інтенсивність світла поступово зменшувалася, а потім воно зникало зовсім. За час проходження світла до дзеркала і назад колесо поверталося на півзуба, і відбитий пучок не потрапляв у око спостерігача. Знаючи швидкість обертання зубчастого колеса, яку легко виміряти за допомогою тахометра, можна розрахувати час проходження світла до дзеркала і назад. Досліди Фізо дали значення швидкості світла близько 313 300 ^км_с.

Точніші значення швидкості світла в повітрі одержав американський фізик Р. Майкельсон у 1926 p., а в 1932 р. він виміряв швидкість світла у вакуумі за допомогою обертового дзеркала, яке виконувало таку саму роль, як і зубчасте колесо в дослідах Фізо.

Спираючись на подальші вимірювання швидкості світла багатьма вченими, зроблено висновок, що швидкість світла: с = 299 793 ±0,3 ^км_с.

Для більшості розрахунків це значення заокруглюють до с = 300 000 ^км_с = 3 · 10^{8 м}_с.

Швидкість світла у: воді — 225 000 ^км_с , склі (кронгласі) — 198 000 ^км_с, алмазі — 124 000 ^км_с.

Таке саме значення швидкості теоретично знайшов Д. К. Максвелл для електромагнітних хвиль. Це дало змогу дійти висновку, що світло — це електромагнітна хвиля.