Скорость света.

Галилей пытался измерить скорость света по времени прохождения светом известного расстояния между вершинами двух холмов. На вершине одного из холмов Галилей поставил своего ассистента, на вершине другого встал сам. Ассистенту было наказано снять крышку со своего фонаря в тот момент, когда он увидит вспышку света фонаря Галилея. Галилей измерил промежуток времени между вспышкой своего фонаря и моментом, когда он увидел вспышку фонаря ассистента. Этот промежуток оказался столь коротким, что Галилей счёл его характеризующим только быстроту реакции человека и заключил, что скорость света должна быть беспредельно велика.

Таким образом стали считать, что свет распространяется мгновенно. Лишь во второй половине XVII века скорость света была впервые измерена. Она оказалась громадной. Неоднократные последующие измерения, произведёнными разными способами, показали, что скорость света в пустоте равна 300 000 000 м/с.
Измерение скорости света вследствие огромной её величины связано или с использованием очень больших расстояний, или с измерением весьма малых промежутков времени.

Представим себе опыт с очень большими по сравнению с земными расстояниями. Возьмём прямую и на ней три точки А, В, С. Пусть расстояние между А и В известно. Расстояние между В и С в нашем опыте роли не играет.Пусть из точки С посылаются световые сигналы, следующие друг за другом ровно через час. Допустим, что сначала мы приняли сигнал в точке В и ровно через час после этого очутились в точке А. Если бы свет распространялся мгновенно, то в момент нашего прибытия в точку А мы приняли бы второй сигнал. Если же свет распространяется с определённой скоростью, то в точку А сигнал прибудет с некоторым запозданием, зависящим как от скорости света, так и от расстояния между точками А и Б. Пусть, например, сигнал приходит веточку А с запозданием на t сек, тогда скорость света равна АВ деленое на t .

Подобным образом измерил скорость света датский астроном Оле Рёмер (1644 - 1710) в 1675 году. Когда Земля, вращаясь вокруг Солнца, находилась на своей орбите в положении Т, Оле Рёмер наблюдал затмения одного из спутников («лун») планеты Юпитера (на рисунке обозначен буквой М).
Из этих наблюдений Оле Рёмер определил период обращения спутника вокруг Юпитера и рассчитал моменты затмений его на год вперёд. Проверив свои расчёты полгода спустя, Рёмер обнаружил, что затмения спутника Юпитера запаздывают относительно расчётных приблизительно на 1000 сек. Такое запаздывание Оле Рёмер объяснил тем, что за полгода Земля перешла на другую сторону от Солнца (на рисунке в положение Т 1) и удалилась от Юпитера и его спутника на расстояние, равное диаметру земной орбиты. Это расстояние и проходит свет за 1000 сек. Так как диаметр земной орбиты округлённо равен 300 000 000 км, то, разделив его на 1000 сек, получим значение скорости света:
300 000 000 м/с.

После Рёмера скорость света неоднократно измеряли различными способами. Наиболее важные результаты были получены в США Альбертом Майкельсоном (1852 - 1931). В серии экспериментов, выполненных с 1880-х по 1920-е годы, Майкельсон использовал установку с вращающимся восьмигранным зеркалом, схема которого представлена на рисунке.

Свет от источника направлялся в одну из граней зеркала. Отраженный свет проходил путь до расположенного на большом расстоянии неподвижного зеркала и обратно. При правильно подобранной скорости вращения восьмигранного зеркала пучок света, возвращающийся от неподвижного зеркала, после отражения от грани попадает в зрительную трубу, в которую смотрит наблюдатель. При любой другой скорости вращения пучок откланяется в сторону и наблюдатель его не видит. Зная скорость вращения зеркала и расстояние до неподвижного зеркала, можно вычислить скорость света. В 20-е годы прошлого века Майкельсон установил вращающееся зеркало на вершине Маунт-Вильсон в Южной Калифорнии, а стационарное зеркало на Маунт-Болди (Маунт-Сан-Антонио) на расстоянии 35 км. Позднее Майкельсон измерял скорость света в вакууме, используя длинные, хорошо откачанные трубки.

Принятое в настоящее время значение скорости света с в вакууме составляет 299792458 м/с.

Обычно мы округляем это значение до м/с, если не требуется особая точность.

Расстояние между земными объектами свет проходит обычно за ничтожные доли секунды. Поэтому в ряде случаев скорость света считается бесконечно большой. Например, при измерениях скорости звука в воздухе и воде, считалось, что свет распространяется практически мгновенно.
С другой стороны, в астрономии приходится иметь дело с расстояниями, которые свет проходит в течение сотен тысяч и миллионов лет. Для измерения таких расстояний километр оказывается слишком мелкой единицей. Поэтому в качестве единицы длины астрономы применяют световой год — это расстояние, которое свет проходит в течение одного года. Световой год равен почти 10000000000000 км.
Ближайшая звезда находится от Земли на расстоянии 4,3 светового года. Астрономам известны туманности, находящиеся от Земли на расстоянии в миллиард и более световых лет.
В настоящее время разработаны способы, позволяющие с большой точностью определять скорость света в лабораторных условиях.
Не     во     всякой     среде     скорость     света     равна 300 000 000 м/с.  В  воздухе скорость света   меньше,  чем  в сек безвоздушном пространстве, но отличается не намного. В воде скорость света в l,3 раза меньше, чем в воздухе, а в стекле примерно в 1,5 раза меньше, чем в воздухе. Та среда, в которой скорость света меньше, называется средой оптически более плотной. Следовательно, стекло — оптически более плотная среда, чем вода.