Ўвидк≥сть св≥тла.

√ал≥лей намагавс¤ вим≥р¤ти швидк≥сть св≥тла за часом проходженн¤ св≥тлом в≥домоњ в≥дстан≥ м≥ж вершинами двох пагорб≥в. Ќа вершин≥ одного з пагорб≥в √ал≥лей поставив свого асистента, на вершин≥ ≥ншого встав сам. јсистенту було наказано зн¤ти кришку з≥ свого л≥хтар¤ в той момент, коли в≥н побачить спалах св≥тла л≥хтар¤ √ал≥ле¤. √ал≥лей вим≥р¤в пром≥жок часу м≥ж спалахом свого л≥хтар¤ й моментом, коли в≥н побачив спалах л≥хтар¤ асистента. ÷ей пром≥жок ви¤вивс¤ наст≥льки коротким, що √ал≥лей визнав його характеризуючим т≥льки швидк≥сть реакц≥њ людини й визначив, що швидк≥сть св≥тла повинна бути безмежно велика.

” такий спос≥б стали вважати, що св≥тло розповсюджуЇтьс¤ миттЇво. Ћише в друг≥й половин≥ XVII стол≥тт¤ швидк≥сть св≥тла було вперше вим≥р¤на. ¬она ви¤вилас¤ величезною.  ≥лькаразов≥ наступн≥ вим≥ри, зроблен≥ р≥зними способами, показали, що швидк≥сть св≥тла в вакуум≥ дор≥внюЇ 300 000 000 м/с.

¬им≥р швидкост≥ св≥тла внасл≥док чималоњ њњ величини зв'¤зано або з використанн¤м дуже великих в≥дстаней, або з вим≥ром досить малих пром≥жк≥в часу.

”¤вимо соб≥ досв≥д з дуже великими в пор≥вн¤нн≥ ≥з земними в≥дстан¤ми. ¬≥зьмемо пр¤му й на н≥й три точки ј, ¬, —. Ќехай в≥дстань м≥ж ј и ¬ в≥дома. ¬≥дстань м≥ж ¬ и — у нашому досв≥д≥ рол≥ не граЇ. Ќехай ≥з точки — посилають св≥тлов≥ сигнали, що ≥дуть один за одним р≥вно через годину. ѕрипустимо, що спочатку ми прийн¤ли сигнал у точц≥ ¬ и р≥вно через годину п≥сл¤ цього опинилис¤ в точц≥ ј. якби св≥тло поширювалос¤ миттЇво, то в момент нашого прибутт¤ в точку ј ми прийн¤ли б другий сигнал. якщо ж св≥тло поширюЇтьс¤ з певною швидк≥стю, то в точку ј сигнал прибуде з де¤ким зап≥зненн¤м, що залежить ¤к в≥д швидкост≥ св≥тла, так ≥ в≥д в≥дстан≥ м≥ж точками ј и ¬. Ќехай, наприклад, сигнал приходить у точку ј с зап≥зненн¤м на t сек, тод≥ швидк≥сть св≥тла дор≥внюЇ ј¬ д≥лити на t.

ѕод≥бним чином вим≥р¤в швидк≥сть св≥тла датський астроном ќле –емер (1644 - 1710) в 1675 роц≥.  оли «емл¤, обертаючись навколо —онц¤, перебувала на своњй орб≥т≥ в положенн≥ “, ќле –емер спостер≥гав затемненн¤ одного ≥з супутник≥в (Ђм≥с¤ц≥вї) планети ёп≥тера (на малюнку позначений л≥терою ћ).

≤з цих спостережень ќле –емер визначив пер≥од обертанн¤ супутника навколо ёп≥тера й розрахував моменти затемнень його на р≥к уперед. ѕерев≥ривши своњ розрахунки п≥вроку потому, –емер ви¤вив, що затемненн¤ супутника ёп≥тера зап≥знюютьс¤ в≥дносно розрахунк≥в приблизно на 1000 сек. “аке зап≥знюванн¤ ќле –емер по¤снив тим, що за п≥вроку «емл¤ перейшла на ≥нший б≥к в≥д —онц¤ (на малюнку в положенн¤ “ 1) ≥ в≥ддалилас¤ в≥д ёп≥тера ≥ його супутника на в≥дстань, р≥вну д≥аметру земноњ орб≥ти. ÷ю в≥дстань ≥ проходить св≥тло за 1000 сек. “ому що д≥аметр земноњ орб≥ти приблизно дор≥внюЇ 300 000 000 км, то, розд≥ливши його на 1000 сек, отримаЇмо значенн¤ швидкост≥ св≥тла: 300 000 000 м/с.

ѕ≥сл¤ –емера швидк≥сть св≥тла неодноразово вим≥рювали р≥зними способами. Ќайб≥льш важлив≥ результати були отриман≥ в —Ўј јльбертом ћайкельсоном (1852 - 1931). ” сер≥њ експеримент≥в, виконаних з 1880-х по 1920-≥ роки, ћайкельсон використав установку з восьмигранним дзеркалом, що обертаЇтьс¤, схема ¤кого представлена на малюнку.

—в≥тло в≥д джерела спр¤мовувавс¤ на одну з≥ сторон дзеркала. ¬≥дбите св≥тло проходило шл¤х до розташованого на велик≥й в≥дстан≥ нерухомого дзеркала ≥ назад. «а правильно п≥д≥браноњ швидкост≥ обертанн¤ восьмигранного дзеркала, пучок св≥тла, що повертаЇтьс¤ в≥д нерухомого дзеркала, п≥сл¤ в≥дбитт¤ в≥д гран≥ попадаЇ в зорову трубу, у ¤ку дивитьс¤ спостер≥гач. ѕри будь-¤к≥й ≥нш≥й швидкост≥ обертанн¤ пучок в≥дхил¤Їтьс¤ уб≥к ≥ спостер≥гач його не бачить. «наючи швидк≥сть обертанн¤ дзеркала й в≥дстань до нерухомого дзеркала, можна п≥драхувати швидк≥сть св≥тла. ¬ 20-≥ роки минулого стол≥тт¤ ћайкельсон встановив обертове дзеркало на вершин≥ ћаунт-¬≥льсон у ѕ≥вденн≥й  ал≥форн≥њ, а стац≥онарне дзеркало на ћаунт-Ѕолди (ћаунт-—ан-јнтон≥о) на в≥дстан≥ 35 км. ѕ≥зн≥ше ћайкельсон вим≥рював швидк≥сть св≥тла у вакуум≥, використовуючи довг≥, добре в≥дкачан≥ трубки.

ѕрийн¤те зараз значенн¤ швидкост≥ св≥тла з у вакуум≥ становить 299792458 м/с.

«вичайно ми округл¤Їмо це значенн¤ до м/с, ¤кщо не потр≥бна особлива точн≥сть.

¬≥дстань м≥ж земними об'Їктами св≥тло проходить за незначн≥ дол≥ секунди. “ому в р¤д≥ випадк≥в швидк≥сть св≥тла вважаЇтьс¤ неск≥нченно великою. Ќаприклад, при вим≥рах швидкост≥ звуку в пов≥тр≥ й вод≥, вважалос¤, що св≥тло розповсюджуЇтьс¤ практично миттЇво.
« ≥ншого боку, в астроном≥њ доводитьс¤ мати справуз в≥дстан¤ми, ¤к≥ св≥тло проходить прот¤гом сотень тис¤ч ≥ м≥льйон≥в рок≥в. ƒл¤ вим≥ру таких в≥дстаней к≥лометр ви¤вл¤Їтьс¤ занадто др≥бною одиницею. “ому в ¤кост≥ одиниц≥ довжини астрономи застосовують св≥тловий р≥к - це в≥дстань, що св≥тло проходить прот¤гом одного року. —в≥тловий р≥к дор≥внюЇ майже 10000000000000 км.
Ќайближча з≥рка перебуваЇ в≥д «емл≥ на в≥дстан≥ 4,3 св≥тлов≥ роки. јстрономам в≥дом≥ туманност≥, що перебувають в≥д «емл≥ на в≥дстан≥ в м≥ль¤рд ≥ б≥льше св≥тлових рок≥в.
” цей час розроблен≥ способи, що дозвол¤ють ≥з великою точн≥стю визначати швидк≥сть св≥тла в лабораторних умовах.

Ќе у вс¤кому середовищ≥ швидк≥сть св≥тла дор≥внюЇ 300 000 000 м/с. ” пов≥тр≥ швидк≥сть св≥тла менше, н≥ж у безпов≥тр¤ному простор≥, але в≥др≥зн¤Їтьс¤ не набагато. ” вод≥ швидк≥сть св≥тла в l,3 рази менше, н≥ж у пов≥тр≥, а в скл≥ приблизно в 1,5 рази менше, н≥ж у пов≥тр≥. “е середовище, у ¤кому швидк≥сть св≥тла менша, називаЇтьс¤ середовищем оптично б≥льшоњ щ≥льноњ. ќтже, стекло - оптично б≥льш щ≥льне середовище, н≥ж вода.