Turli muhitlarda yorug'lik tarqalish tezligi. Nima uchun yorug'lik tezligi barmoqlaringizda doimiydir™

Yorug'lik optik fizikaning asosiy tushunchalaridan biridir. Yorug'lik - bu inson ko'zi uchun ochiq bo'lgan elektromagnit nurlanish.

Ko'p o'n yillar davomida eng yaxshi aqllar yorug'lik qanday tezlikda harakatlanishini va u nimaga teng ekanligini aniqlash muammosi bilan, shuningdek, unga hamroh bo'lgan barcha hisob-kitoblar bilan kurashdilar. 1676 yilda fiziklar orasida inqilob sodir bo'ldi. Ole Roemer ismli daniyalik astronom yorug'lik koinot bo'ylab cheksiz tezlikda tarqaladi degan da'voni rad etdi.

1676 yilda Ole Roemer yorug'likning vakuumdagi tezligi ekanligini aniqladi 299792458 m/s.

Qulaylik uchun bu raqam yaxlitlana boshladi. 300 000 m/s nominal qiymati bugungi kunda ham qo'llaniladi.

Biz uchun normal sharoitda bu qoida istisnosiz barcha ob'ektlarga, jumladan, rentgen nurlari, yorug'lik va ko'zimiz uchun seziladigan spektrning tortishish to'lqinlariga tegishli.

Optikani o'rganuvchi zamonaviy fiziklar yorug'lik tezligi bir nechta xususiyatlarga ega ekanligini isbotladilar:

• doimiylik;
• erishib bo'lmaydigan;
• a'zo.

Turli ommaviy axborot vositalarida yorug'lik tezligi

Shuni esda tutish kerakki, jismoniy doimiylik to'g'ridan-to'g'ri uning muhitiga, ayniqsa sinishi ko'rsatkichiga bog'liq. Shu munosabat bilan, aniq qiymat o'zgarishi mumkin, chunki u chastotalar bilan belgilanadi.

Yorug'lik tezligini hisoblash formulasi quyidagicha yoziladi s = 3 * 10 ^ 8 m / s.

Yorug'lik tezligi elektromagnit to'lqinlarning vakuumda tarqalish tezligining mutlaq qiymatidir. Fizikada u an'anaviy ravishda lotincha "c" harfi ([tse] talaffuzi) bilan belgilanadi. Vakuumdagi yorug'lik tezligi inertial sanoq sistemasini (IFR) tanlashga bog'liq bo'lmagan asosiy konstanta hisoblanadi. Bu nafaqat alohida jismlarni, balki butun fazo-vaqt xususiyatlarini tavsiflovchi asosiy fizik konstantalarni nazarda tutadi. Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, vakuumdagi yorug'lik tezligi zarrachalar harakati va o'zaro ta'sirlarning tarqalishining maksimal tezligidir. Bu qiymatning mutlaq ekanligi ham muhim. Bu SRT ning postulatlaridan biridir.

Vakuumda (bo'shliqda)

1977 yilda 1960 yilgi standart hisoblagich asosida hisoblangan 299 792 458 ± 1,2 m / s ga teng yorug'likning taxminiy tezligini hisoblash mumkin edi. Hozirgi vaqtda yorug'likning vakuumdagi tezligi asosiy fizik konstanta ekanligiga ishoniladi, ta'rifi bo'yicha aniq 299 792 458 m / s yoki taxminan 1 079 252 848,8 km / soat ga teng. Aniq qiymat 1983 yildan boshlab standart hisoblagich yorug'likning vakuumda 1/299 792 458 sekundga teng vaqt oralig'ida o'tadigan masofasi sifatida qabul qilinganligi bilan bog'liq. Yorug'lik tezligi c harfi bilan ifodalanadi.

Mishelsonning SRT uchun asos bo'lgan tajribasi shuni ko'rsatdiki, vakuumdagi yorug'lik tezligi yorug'lik manbasining tezligiga ham, kuzatuvchining tezligiga ham bog'liq emas. Tabiatda quyidagilar yorug'lik tezligida tarqaladi:

haqiqiy ko'rinadigan yorug'lik

elektromagnit nurlanishning boshqa turlari (radio to'lqinlar, rentgen nurlari va boshqalar).

Maxsus nisbiylik nazariyasidan kelib chiqadiki, tinch massaga ega bo'lgan zarrachalarning yorug'lik tezligiga tezlashishi mumkin emas, chunki bu hodisa sabablikning asosiy printsipini buzadi. Ya'ni, signal yorug'lik tezligidan yoki bunday tezlikda massa harakatidan oshib ketishi istisno qilinadi. Biroq, nazariya zarrachalarning fazo-vaqtdagi o'ta yorug'lik tezligida harakatlanishini istisno qilmaydi. Superluminal tezlikda harakatlanuvchi faraziy zarrachalar taxionlar deyiladi. Matematik jihatdan, takionlar Lorentz transformatsiyasiga osongina mos keladi - ular xayoliy massaga ega zarralardir. Bu zarrachalarning tezligi qanchalik yuqori bo'lsa, ular shunchalik kam energiya olib yuradi va aksincha, ularning tezligi yorug'lik tezligiga qanchalik yaqin bo'lsa, ularning energiyasi shunchalik katta bo'ladi - oddiy zarrachalarning energiyasi kabi, taxionlarning energiyasi ham abadiylikka intiladi. ular yorug'lik tezligiga yaqinlashadilar. Bu zarrachaning yorug'lik tezligiga tezlashishiga imkon bermaydigan Lorentz transformatsiyasining eng aniq natijasidir - zarrachaga cheksiz miqdorda energiya berish shunchaki mumkin emas. Shuni tushunish kerakki, birinchidan, taxionlar zarrachalar sinfidir va faqat bitta turdagi zarrachalar emas, ikkinchidan, hech qanday jismoniy o'zaro ta'sir yorug'lik tezligidan tezroq tarqala olmaydi. Bundan kelib chiqadiki, taxionlar sababiylik tamoyilini buzmaydi - ular oddiy zarralar bilan hech qanday tarzda o'zaro ta'sir qilmaydi va ularning o'zaro tezligidagi farq ham yorug'lik tezligiga teng emas.

Yorug'likdan sekinroq harakatlanadigan oddiy zarralar tardyonlar deyiladi. Tardionlar yorug'lik tezligiga erisha olmaydi, faqat unga o'zboshimchalik bilan yaqinlashadi, chunki bu holda ularning energiyasi cheksiz katta bo'ladi. Barcha tardyonlar har doim yorug'lik tezligida harakatlanadigan massasiz fotonlar va gravitonlardan farqli o'laroq, tinch massaga ega.

Plank birliklarida yorug'likning vakuumdagi tezligi 1 ga teng, ya'ni yorug'lik Plank vaqtining birligi uchun 1 birlik Plank uzunligini bosib o'tadi.

Shaffof muhitda

Shaffof muhitdagi yorug'lik tezligi yorug'likning vakuumdan boshqa muhitda tarqalish tezligidir. Dispersiyali muhitda faza va guruh tezliklari farqlanadi.

Faza tezligi muhitdagi monoxromatik yorug'likning chastotasi va to'lqin uzunligi bilan bog'liq (l=c/n). Bu tezlik odatda (lekin shart emas) c dan kam. Vakuumdagi yorug'likning faza tezligining muhitdagi yorug'lik tezligiga nisbati muhitning sindirish ko'rsatkichi deyiladi. Muvozanat muhitidagi yorug'likning guruh tezligi har doim c dan kichik. Biroq, muvozanatsiz muhitda u c dan oshishi mumkin. Biroq, bu holda, impulsning oldingi qirrasi hali ham vakuumdagi yorug'lik tezligidan oshmaydigan tezlikda harakat qiladi.

Armand Hippolyte Lui Fizo yorug'lik nuriga nisbatan muhitning harakati ham ushbu muhitda yorug'likning tarqalish tezligiga ta'sir ko'rsatishga qodir ekanligini eksperimental ravishda isbotladi.

Yorug'likning maksimal tezligi haqidagi postulatni inkor etish

So'nggi yillarda kvant teleportatsiyasida o'zaro ta'sir yorug'lik tezligidan tezroq tarqalishi haqida tez-tez xabarlar paydo bo'ldi. Masalan, 2008 yil 15 avgustda Jeneva universitetidan doktor Nikolas Gisinning tadqiqot guruhi kosmosda 18 km ga ajratilgan bog'langan foton holatlarini o'rganib, go'yoki "zarralar orasidagi o'zaro ta'sirlar taxminan yuz ming marta tezlikda sodir bo'lishini ko'rsatdi. Sveta tezligidan kattaroq". Ilgari, Hartman paradoksi deb ataladigan narsa - tunnel effekti bilan superlyuminal tezlik ham muhokama qilingan.

Ushbu va shunga o'xshash natijalarning ahamiyatini ilmiy tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, ulardan hech qanday signal yoki materiyaning harakatini o'ta yorug'lik uzatish uchun printsipial ravishda ishlatib bo'lmaydi.

Yorug'lik tezligini o'lchash tarixi

Qadimgi olimlar, kamdan-kam istisnolardan tashqari, yorug'lik tezligini cheksiz deb hisoblashgan. Hozirgi zamonda bu masala bahs mavzusiga aylandi. Galiley va Guk juda katta bo'lsa-da, uning chekli ekanligini tan oldilar, Kepler, Dekart va Fermat esa yorug'lik tezligining cheksizligini himoya qildilar.

Yorug'lik tezligining birinchi bahosini Olaf Roemer (1676) bergan. U Yer va Yupiter Quyoshning qarama-qarshi tomonlarida joylashganida, Yupiterning Io sun’iy yo‘ldoshining tutilishi hisob-kitoblarga qaraganda 22 daqiqaga kechikishini payqagan. Bundan u yorug'lik tezligi uchun taxminan 220 000 km / sek qiymatni oldi - noto'g'ri, lekin haqiqatga yaqin. Yarim asr o'tgach, aberratsiyaning kashf etilishi yorug'lik tezligining cheksizligini tasdiqlash va uning bahosini yaxshilash imkonini berdi.

O‘tgan yilning bahorida butun dunyo bo‘ylab ilmiy va ilmiy-ommabop jurnallar shov-shuvli yangiliklarni e’lon qildi. Amerikalik fiziklar noyob tajriba o'tkazdilar: ular yorug'lik tezligini soniyasiga 17 metrgacha kamaytirishga muvaffaq bo'lishdi.

Yorug'lik juda katta tezlikda - sekundiga deyarli 300 ming kilometr tezlikda harakatlanishini hamma biladi. Uning qiymatining vakuumdagi aniq qiymati = 299792458 m/s fundamental fizik konstanta hisoblanadi. Nisbiylik nazariyasiga ko'ra, bu maksimal mumkin bo'lgan signal uzatish tezligi.

Har qanday shaffof muhitda yorug'lik sekinroq tarqaladi. Uning v tezligi muhitning n sindirish ko'rsatkichiga bog'liq: v = c/n. Havoning sinishi ko'rsatkichi 1,0003, suvniki - 1,33, har xil turdagi shishalar - 1,5 dan 1,8 gacha. Olmos eng yuqori sinishi indeks qiymatlaridan biriga ega - 2,42. Shunday qilib, oddiy moddalardagi yorug'lik tezligi 2,5 baravardan oshmaydi.

1999 yil boshida Garvard universiteti (Massachusets, AQSH) va Stenford universiteti (Kaliforniya) qoshidagi Roulend ilmiy tadqiqot instituti fiziklari guruhi lazer impulslarini muhit orqali oʻtkazib, oʻz-oʻzidan paydo boʻladigan shaffoflik deb ataladigan makroskopik kvant effektini oʻrganishdi. bu odatda shaffof emas. Bu muhit Bose-Eynshteyn kondensati deb ataladigan maxsus holatdagi natriy atomlari edi. Lazer impulsi bilan nurlantirilganda, u vakuumdagi tezlik bilan solishtirganda pulsning guruh tezligini 20 million marta kamaytiradigan optik xususiyatlarga ega bo'ladi. Tajribachilar yorug'lik tezligini 17 m/s ga oshirishga muvaffaq bo'lishdi!

Ushbu noyob tajribaning mohiyatini tasvirlashdan oldin, ba'zi fizik tushunchalarning ma'nosini eslaylik.

Guruh tezligi. Yorug'lik muhitda tarqalganda, ikkita tezlik farqlanadi: faza va guruh. Faza tezligi vf ideal monoxromatik to'lqin - qat'iy bir chastotali cheksiz sinus to'lqin fazasining harakatini tavsiflaydi va yorug'lik tarqalish yo'nalishini belgilaydi. Muhitdagi faza tezligi fazaning sinishi indeksiga mos keladi - qiymatlari turli moddalar uchun o'lchanadigan bir xil. Fazaning sinishi indeksi va shuning uchun faza tezligi to'lqin uzunligiga bog'liq. Bu qaramlik dispersiya deb ataladi; u, xususan, prizma orqali o'tadigan oq yorug'likning spektrga parchalanishiga olib keladi.

Ammo haqiqiy yorug'lik to'lqini ma'lum bir spektral intervalda guruhlangan turli chastotali to'lqinlar to'plamidan iborat. Bunday to'plam to'lqinlar guruhi, to'lqin paketi yoki yorug'lik pulsi deb ataladi. Bu to'lqinlar dispersiya tufayli muhitda turli faza tezligida tarqaladi. Bunday holda, impuls cho'ziladi va uning shakli o'zgaradi. Shuning uchun impulsning harakatini, yaxlit to'lqinlar guruhini tasvirlash uchun guruh tezligi tushunchasi kiritiladi. Bu faqat tor spektrda va zaif dispersiyaga ega muhitda, alohida komponentlarning faza tezligidagi farq kichik bo'lganda mantiqiy bo'ladi. Vaziyatni yaxshiroq tushunish uchun biz aniq o'xshatishimiz mumkin.

Tasavvur qilaylik, yetti nafar sportchi spektr ranglariga ko‘ra turli rangdagi maykalar kiyib, start chizig‘ida saf tortgan: qizil, to‘q sariq, sariq va hokazo. Boshlovchi to‘pponcha signali bilan ular bir vaqtning o‘zida yugurishni boshlaydilar, lekin “qizil” "Sportchi "apelsin" dan tezroq yuguradi. , "apelsin" "sariq" dan tezroq va hokazo, shuning uchun ular uzunligi doimiy ravishda oshib boruvchi zanjirga cho'ziladi. Endi tasavvur qiling-a, biz ularga shunday balandlikdan qarayapmizki, biz alohida yuguruvchilarni ajrata olmaymiz, shunchaki rang-barang dog'ni ko'ramiz. Umuman olganda, bu nuqtaning harakat tezligi haqida gapirish mumkinmi? Bu mumkin, lekin juda loyqa bo'lmasa, turli xil rangdagi yuguruvchilarning tezligidagi farq kichik bo'lsa. Aks holda, nuqta marshrutning butun uzunligi bo'ylab cho'zilishi mumkin va uning tezligi haqidagi savol ma'nosini yo'qotadi. Bu kuchli dispersiyaga mos keladi - tezliklarning katta tarqalishi. Agar yuguruvchilar deyarli bir xil rangdagi trikotaj kiygan bo'lsa, faqat soyalarda farqlanadi (aytaylik, to'q qizildan och qizil ranggacha), bu tor spektrdagi holatga mos keladi. Shunda yuguruvchilarning tezligi unchalik farq qilmaydi, guruh harakatlanayotganda ancha ixcham bo'lib qoladi va tezlikning juda aniq qiymati bilan tavsiflanishi mumkin, bu guruh tezligi deb ataladi.

Bose-Eynshteyn statistikasi. Bu kvant statistikasi deb ataladigan turlaridan biri - kvant mexanikasi qonunlariga bo'ysunadigan juda ko'p sonli zarralarni o'z ichiga olgan tizimlar holatini tavsiflovchi nazariya.

Barcha zarralar - atom tarkibidagi va erkin zarralar ikki sinfga bo'linadi. Ulardan biri uchun Pauli istisno printsipi amal qiladi, unga ko'ra har bir energiya darajasida bir nechta zarracha bo'lishi mumkin emas. Bu sinf zarralari fermionlar (bular elektronlar, protonlar va neytronlar; bir xil sinfga toq sonli fermionlardan tashkil topgan zarralar kiradi) va ularning tarqalish qonuni Fermi-Dirak statistikasi deb ataladi. Boshqa sinf zarralari bozonlar deb ataladi va Pauli printsipiga bo'ysunmaydi: bir energiya darajasida cheksiz miqdordagi bozonlar to'planishi mumkin. Bu holda biz Bose-Eynshteyn statistikasi haqida gapiramiz. Bozonlarga fotonlar, baʼzi qisqa muddatli elementar zarrachalar (masalan, pi-mezonlar), shuningdek, juft sonli fermiyonlardan tashkil topgan atomlar kiradi. Juda past haroratlarda bozonlar eng past - asosiy energiya darajasida to'planadi; keyin Bose-Eynshteyn kondensatsiyasi sodir bo'ladi, deyishadi. Kondensat atomlari o'zlarining individual xususiyatlarini yo'qotadilar va ularning bir necha millionlari birdek harakat qila boshlaydi, ularning to'lqin funktsiyalari birlashadi va ularning xatti-harakati bitta tenglama bilan tavsiflanadi. Bu kondensat atomlari lazer nurlanishidagi fotonlar kabi kogerent bo'lib qolgan, deyishga imkon beradi. Amerika Milliy Standartlar va Texnologiyalar Instituti tadqiqotchilari Bose-Eynshteyn kondensatining ushbu xususiyatidan "atom lazer" yaratish uchun foydalanganlar (qarang: Science and Life № 10, 1997).

O'z-o'zidan paydo bo'lgan shaffoflik. Bu chiziqli bo'lmagan optikaning ta'siridan biri - kuchli yorug'lik maydonlarining optikasi. Bu juda qisqa va kuchli yorug'lik impulsi uzluksiz nurlanish yoki uzoq impulslarni o'zlashtiradigan muhit orqali zaiflashmasdan o'tishidan iborat: shaffof bo'lmagan muhit unga shaffof bo'ladi. O'z-o'zidan paydo bo'ladigan shaffoflik siyrak gazlarda impuls davomiyligi 10-7 - 10-8 s va kondensatsiyalangan muhitda - 10-11 s dan kam kuzatiladi. Bunday holda, pulsning kechikishi sodir bo'ladi - uning guruh tezligi juda kamayadi. Bu ta'sir birinchi marta 1967 yilda MakKall va Xan tomonidan yoqutda 4 K haroratda ko'rsatildi. 1970 yilda rubidiyda vakuumdagi yorug'lik tezligidan uch darajali (1000 marta) impuls tezligiga mos keladigan kechikishlar olingan. bug '.

Keling, 1999 yilgi noyob tajribaga murojaat qilaylik. Buni Len Vestergaard Xou, Zakari Dutton, Sayrus Berusi (Rowland instituti) va Stiv Xarris (Stenford universiteti) amalga oshirgan. Ular natriy atomlarining zich, magnitlangan bulutini eng past energiya darajasiga qaytguncha sovutdilar. Bunday holda, faqat magnit dipol momenti magnit maydon yo'nalishiga qarama-qarshi yo'naltirilgan atomlar ajratilgan. Keyin tadqiqotchilar bulutni 435 nK (nanokelvin yoki 0,000000435 K, deyarli mutlaq nolga teng) dan kamroqgacha sovutdilar.

Shundan so'ng, kondensat zaif qo'zg'alish energiyasiga mos keladigan chastotali chiziqli polarizatsiyalangan lazer nurining "birlashtiruvchi nuri" bilan yoritilgan. Atomlar yuqori energiya darajasiga o'tdi va yorug'likni yutishni to'xtatdi. Natijada, kondensat quyidagi lazer nurlanishiga shaffof bo'ldi. Va bu erda juda g'alati va g'ayrioddiy effektlar paydo bo'ldi. O'lchovlar shuni ko'rsatdiki, ma'lum sharoitlarda Bose-Eynshteyn kondensatidan o'tadigan impuls yorug'likning etti kattalikdan ko'proq sekinlashishiga mos keladigan kechikishni boshdan kechiradi - 20 million omil. Yorug'lik impulsining tezligi 17 m/s gacha sekinlashdi va uning uzunligi bir necha marta - 43 mikrometrga qisqardi.

Tadqiqotchilarning fikricha, kondensatning lazer bilan qizdirilishiga yo‘l qo‘ymaslik orqali ular yorug‘likni yanada sekinlashtirishi mumkin – ehtimol soniyasiga bir necha santimetr tezlikka.

Bunday g'ayrioddiy xususiyatlarga ega tizim materiyaning kvant optik xususiyatlarini o'rganish, shuningdek, kelajakdagi kvant kompyuterlari uchun turli xil qurilmalar, masalan, bitta fotonli kalitlarni yaratish imkonini beradi.

Garchi kundalik hayotda yorug'lik tezligi nima ekanligini to'g'ridan-to'g'ri hisoblash uchun hech kim kamdan-kam hollarda bo'lsa-da, bu masalaga qiziqish bolalikda namoyon bo'ladi. Ajablanarlisi shundaki, biz har kuni elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligi konstantasi belgisiga duch kelamiz. Yorug'lik tezligi asosiy miqdor bo'lib, shuning uchun butun olam biz bilganimizdek mavjud.

Shubhasiz, har bir kishi bolaligida chaqmoq chaqishini va momaqaldiroqning qarsak chaqishini tomosha qilib, birinchi va ikkinchi hodisa o'rtasidagi kechikishga nima sabab bo'lganini tushunishga harakat qildi. Oddiy aqliy fikrlash tezda mantiqiy xulosaga olib keldi: yorug'lik va tovush tezligi boshqacha. Bu ikkita muhim jismoniy miqdorga birinchi kirish. Keyinchalik, kimdir kerakli bilimlarni oldi va nima bo'layotganini osongina tushuntira oldi. Momaqaldiroqning g'alati xatti-harakatlariga nima sabab bo'ladi? Javob: taxminan 300 ming km/s bo‘lgan yorug‘lik tezligi havodagi tarqalish tezligidan (330 m/s) deyarli million marta yuqori. Shuning uchun, odam birinchi navbatda chaqmoqni ko'radi va bir muncha vaqt o'tgach, momaqaldiroqning shovqinini eshitadi. Masalan, agar epitsentrdan kuzatuvchigacha 1 km bo'lsa, yorug'lik bu masofani 3 mikrosekundda bosib o'tadi, lekin tovush 3 sekundgacha davom etadi. Yorug'lik tezligini va chaqnash va momaqaldiroq o'rtasidagi kechikish vaqtini bilib, siz masofani hisoblashingiz mumkin.

Uni o'lchashga urinishlar uzoq vaqtdan beri qilingan. Endi o'tkazilayotgan tajribalar haqida o'qish juda kulgili, ammo o'sha uzoq vaqtlarda, aniq asboblar paydo bo'lishidan oldin, hamma narsa jiddiyroq edi. Yorug'lik tezligi nima ekanligini aniqlashga urinayotganda, bitta qiziqarli tajriba o'tkazildi. Tez harakatlanuvchi poyezd vagonining bir chekkasida aniq xronometrga ega odam, qarama-qarshi tomonda esa uning jamoadagi yordamchisi chiroq qopqog‘ini ochdi. G'oyaga ko'ra, xronometr yorug'lik fotonlarining tarqalish tezligini aniqlash imkonini berishi kerak edi. Bundan tashqari, chiroq va xronometrning o'rnini o'zgartirish orqali (poezdning harakat yo'nalishini saqlab qolgan holda) yorug'lik tezligi doimiy yoki yo'qligini yoki uni oshirish/kamaytirish mumkinmi (bo'lganiga qarab) aniqlash mumkin edi. nurning yo'nalishi, nazariy jihatdan, poezdning tezligi tajribada o'lchangan tezlikka ta'sir qilishi mumkin). Albatta, tajriba muvaffaqiyatsiz bo'ldi, chunki yorug'lik tezligi va xronometr tomonidan ro'yxatga olish tengsizdir.

Birinchi marta eng aniq o'lchov 1676 yilda Olaf Roemerning kuzatishlari tufayli amalga oshirildi, Ioning haqiqiy ko'rinishi va hisoblangan ma'lumotlar 22 daqiqaga farq qilganini payqadi. Sayyoralar yaqinlashganda, kechikish kamaydi. Masofani bilib, yorug'lik tezligini hisoblash mumkin edi. Bu taxminan 215 ming km/s edi. Keyin, 1926 yilda D. Bredli yulduzlarning ko'rinadigan pozitsiyalaridagi o'zgarishlarni (aberatsiya) o'rganar ekan, bir naqshga e'tibor qaratdi. Yulduzning joylashuvi yil vaqtiga qarab o'zgargan. Shunday qilib, sayyoraning Quyoshga nisbatan pozitsiyasi ta'sir ko'rsatdi. O'xshatish mumkin - yomg'ir tomchilari. Shamolsiz ular vertikal ravishda pastga qarab uchishadi, lekin yugurish bilanoq ularning ko'rinadigan traektoriyasi o'zgaradi. Sayyoraning Quyosh atrofida aylanish tezligini bilib, yorug'lik tezligini hisoblash mumkin edi. U 301 ming km/s ni tashkil etdi.

1849-yilda A.Fizo quyidagi tajribani oʻtkazdi: yorugʻlik manbai bilan oyna oʻrtasida 8 km masofada aylanuvchisi bor edi.Uning aylanish tezligi keyingi boʻshliqda aks ettirilgan yorugʻlik oqimi doimiy qiymatga aylanmaguncha oshirildi. (miltillamaydigan). Hisob-kitoblar 315 ming km/s tezlikni berdi. Uch yildan so'ng L.Fuko aylanuvchi oynadan foydalangan va 298 ming km/s tezlikka erishgan.

Keyingi tajribalar havodagi sinish va hokazolarni hisobga olgan holda tobora aniqroq bo'lib bordi. Hozirgi vaqtda seziy soati va lazer nurlari yordamida olingan ma'lumotlar dolzarb hisoblanadi. Ularga ko'ra, u 299 ming km/s ga teng.

Oddiy hayotda biz yorug'lik tezligini hisoblashimiz shart emasligiga qaramay, ko'pchilik bu miqdorga bolaligidan qiziqishgan.


Momaqaldiroq paytida chaqmoqni tomosha qilgan har bir bola, ehtimol, chaqnash va momaqaldiroq o'rtasidagi kechikishga nima sabab bo'lganini tushunishga harakat qildi. Shubhasiz, yorug'lik va tovush turli xil tezliklarga ega. Nima uchun bu sodir bo'lmoqda? Yorug'lik tezligi nima va uni qanday o'lchash mumkin?

Fanda yorug'lik tezligi nurlarning havoda yoki vakuumda harakatlanish tezligidir. Yorug'lik - bu inson ko'zi tomonidan qabul qilinadigan elektromagnit nurlanish. U har qanday muhitda harakatlana oladi, bu uning tezligiga bevosita ta'sir qiladi.

Bu miqdorni o'lchashga urinishlar qadim zamonlardan beri qilingan. Qadimgi davr olimlari yorug'lik tezligi cheksiz ekanligiga ishonishgan. Xuddi shu fikrni 16-17-asrlar fiziklari ham bildirishgan, garchi o'sha paytda ham ba'zi tadqiqotchilar, masalan, Robert Guk va Galileo Galiley, cheklovni qabul qilishgan.

Yorug'lik tezligini o'rganishda katta yutuq daniyalik astronom Olaf Romer tufayli yuz berdi, u birinchi bo'lib Yupiterning Io yo'ldoshining tutilishining dastlabki hisob-kitoblarga nisbatan kechikishiga e'tibor qaratdi.

Keyin olim taxminiy tezlik qiymatini soniyasiga 220 ming metr deb aniqladi. Britaniyalik astronom Jeyms Bredli o‘z hisoblarida biroz xatoga yo‘l qo‘ygan bo‘lsa-da, bu qiymatni aniqroq hisoblay oldi.


Keyinchalik yorug'likning haqiqiy tezligini hisoblashga urinishlar turli mamlakatlar olimlari tomonidan amalga oshirildi. Biroq, faqat 1970-yillarning boshlarida, barqaror nurlanish chastotasiga ega bo'lgan lazerlar va maserlarning paydo bo'lishi bilan tadqiqotchilar aniq hisob-kitoblarni amalga oshirishga muvaffaq bo'lishdi va 1983 yilda nisbiy xatolik uchun korrelyatsiya bilan zamonaviy qiymat sifatida qabul qilindi. asos.

Oddiy qilib aytganda, yorug'lik tezligi - bu quyosh nurining ma'lum masofani bosib o'tish vaqti. Vaqt birligi sifatida ikkinchidan, masofa birligi sifatida esa metrdan foydalanish odatiy holdir. Fizika nuqtai nazaridan yorug'lik ma'lum bir muhitda doimiy tezlikka ega bo'lgan noyob hodisadir.

Faraz qilaylik, odam 25 km/soat tezlikda yugurib, 26 km/soat tezlikda ketayotgan mashinaga yetib olishga harakat qilyapti. Ma’lum bo‘lishicha, mashina yuguruvchidan 1 km/soat tezroq harakatlanadi. Nur bilan hamma narsa boshqacha. Avtomobil va odamning harakat tezligidan qat'i nazar, nur doimo ularga nisbatan doimiy tezlikda harakat qiladi.

Yorug'lik tezligi ko'p jihatdan nurlar tarqaladigan moddaga bog'liq. Vakuumda u doimiy qiymatga ega, ammo shaffof muhitda u turli ko'rsatkichlarga ega bo'lishi mumkin.

Havoda yoki suvda uning qiymati har doim vakuumga qaraganda kamroq. Masalan, daryolar va okeanlarda yorug'lik tezligi kosmosdagi tezlikning ¾ ga yaqin, havoda esa 1 atmosfera bosimida vakuumdagidan 2% kamroq.


Bu hodisa shaffof fazoda nurlarning yutilishi va ularni zaryadlangan zarrachalar tomonidan qayta emissiyasi bilan izohlanadi. Effekt refraktsiya deb ataladi va teleskoplar, durbinlar va boshqa optik uskunalar ishlab chiqarishda faol qo'llaniladi.

Agar aniq moddalarni ko'rib chiqsak, distillangan suvda yorug'lik tezligi sekundiga 226 ming kilometrni, optik oynada - sekundiga taxminan 196 ming kilometrni tashkil qiladi.

Vakuumda sekundiga yorug'lik tezligi doimiy qiymatga ega 299 792 458 metr, ya'ni 299 ming kilometrdan bir oz ko'proq. Zamonaviy nuqtai nazarga ko'ra, bu eng yuqori darajadir. Boshqacha aytganda, hech bir zarracha, hech bir samoviy jism yorug'lik kosmosda rivojlanadigan tezlikka erisha olmaydi.

Agar biz Supermen paydo bo'ladi va katta tezlikda uchadi deb taxmin qilsak ham, nur baribir undan katta tezlikda qochib ketadi.

Yorug'lik tezligi vakuum fazosida erishish mumkin bo'lgan maksimal tezlik bo'lsa-da, tezroq harakatlanadigan jismlar borligiga ishoniladi.

Masalan, quyosh nurlari, soyalar yoki to'lqinlardagi tebranish fazalari bunga qodir, ammo bitta ogohlantirish bilan - ular super tezlikni rivojlantirsa ham, energiya va ma'lumotlar ularning harakat yo'nalishiga to'g'ri kelmaydigan yo'nalishda uzatiladi.


Shaffof muhitga kelsak, Yerda yorug'likdan tezroq harakatlana oladigan ob'ektlar mavjud. Misol uchun, agar shishadan o'tadigan nur o'z tezligini pasaytirsa, elektronlar harakat tezligida cheklanmaydi, shuning uchun shisha sirtlardan o'tayotganda ular yorug'likdan tezroq harakat qilishlari mumkin.

Ushbu hodisa Vavilov-Cherenkov effekti deb ataladi va ko'pincha yadroviy reaktorlarda yoki okeanlarning tubida kuzatiladi.