Brzina svjetlosti u vakuumu je približno jednaka. Izvođenje formule za brzinu svjetlosti. Značenja i koncept

Čovjek je oduvijek bio zainteresiran za prirodu svjetlosti, o čemu svjedoče mitovi, legende, filozofski sporovi i znanstvena opažanja koja su stigla do nas. Svjetlost je oduvijek bila razlog za raspravu među antičkim filozofima, a pokušaji njenog proučavanja činjeni su još u vrijeme nastanka Euklidske geometrije - 300 godina pr. Već tada se znalo za pravocrtnost prostiranja svjetlosti, jednakost kutova upada i refleksije, pojavu loma svjetlosti, a govorilo se i o razlozima nastanka duge. Aristotel je smatrao da je brzina svjetlosti beskonačno velika, što znači da, logično gledano, svjetlost nije predmet rasprave. Tipičan slučaj kada je dubina problema ispred ere razumijevanja odgovora.

Prije nekih 900 godina, Avicenna je sugerirao da bez obzira koliko je brzina svjetlosti velika, ona još uvijek ima konačnu vrijednost. Ne samo da je on imao takvo mišljenje, nego ga nitko nije uspio eksperimentalno dokazati. Genijalni Galileo Galilei predložio je eksperiment kako bi se problem razumio mehanički: dvoje ljudi koji stoje nekoliko kilometara jedno od drugog daju signale otvarajući kapak svjetiljke. Čim drugi sudionik ugleda svjetlo iz prve lanterne, otvara svoju kapku i prvi sudionik bilježi vrijeme primanja odgovornog svjetlosnog signala. Zatim se udaljenost povećava i sve se ponavlja. Očekivalo se da će se zabilježiti povećanje kašnjenja i na temelju toga izračunati brzina svjetlosti. Eksperiment nije završio ničim, jer "nije sve bilo iznenada, već iznimno brzo".

Prvi koji je izmjerio brzinu svjetlosti u vakuumu bio je astronom Ole Roemer 1676. - iskoristio je Galilejevo otkriće: otkrio je 1609. četiri u kojima je, unutar šest mjeseci, vremenska razlika između dvije pomrčine satelita bila 1320 sekundi. Koristeći astronomske podatke svog vremena, Roemer je dobio vrijednost za brzinu svjetlosti jednaku 222 000 km u sekundi. Ono što je bilo nevjerojatno je da je sama metoda mjerenja bila nevjerojatno precizna - koristeći sada poznate podatke o promjeru Jupitera i vremenu kašnjenja zatamnjenja satelita daje brzinu svjetlosti u vakuumu, na razini modernih vrijednosti dobivene drugim metodama.

U početku je postojala samo jedna pritužba na Roemerove pokuse - bilo je potrebno provesti mjerenja zemaljskim sredstvima. Prošlo je gotovo 200 godina, a Louis Fizeau izgradio je genijalnu instalaciju u kojoj se snop svjetlosti reflektirao od zrcala na udaljenosti većoj od 8 km i vraćao natrag. Suptilnost je bila u tome što je prolazio naprijed-natrag duž ceste kroz šupljine kotača zupčanika, a ako bi se brzina rotacije kotača povećala, došao bi trenutak kada svjetlost više ne bi bila vidljiva. Ostalo je stvar tehnike. Rezultat mjerenja je 312.000 km u sekundi. Sada vidimo da je Fizeau bio još bliže istini.

Sljedeći korak u mjerenju brzine svjetlosti napravio je Foucault, zamijenivši zupčanik, što je omogućilo smanjenje dimenzija instalacije i povećanje točnosti mjerenja na 288 000 km u sekundi. Ništa manje važan nije bio Foucaultov pokus u kojem je odredio brzinu svjetlosti u sredstvu. Da biste to učinili, cijev s vodom postavljena je između zrcala instalacije. U ovom pokusu utvrđeno je da se brzina svjetlosti smanjuje širenjem u sredstvu ovisno o indeksu loma.

U drugoj polovici 19. stoljeća dolazi vrijeme Michelsona, koji je 40 godina svog života posvetio mjerenjima u polju svjetlosti. Vrhunac njegova rada bila je instalacija u kojoj je mjerio brzinu svjetlosti u vakuumu pomoću vakuumirane metalne cijevi duge više od jednog i pol kilometra. Drugo temeljno Michelsonovo postignuće bio je dokaz činjenice da je za bilo koju valnu duljinu brzina svjetlosti u vakuumu ista i, kao moderni standard, iznosi 299792458+/- 1,2 m/s. Takva su mjerenja provedena na temelju ažuriranih vrijednosti referentnog mjerača, čija je definicija odobrena od 1983. godine kao međunarodna norma.

Mudri Aristotel nije bio u pravu, ali trebalo je gotovo 2000 godina da se to dokaže.

> Brzina svjetlosti

Saznajte koji brzina svjetlosti u vakuumu je temeljna konstanta u fizici. Pročitaj čemu je jednaka brzina širenja svjetlosti m/s, zakon, mjerna formula.

Brzina svjetlosti u vakuumu– jedna od temeljnih konstanti u fizici.

Cilj učenja

• Usporedite brzinu svjetlosti s indeksom loma medija.

Glavne točke

• Maksimalni mogući pokazatelj brzine svjetlosti je svjetlost u vakuumu (nepromijenjena).
• C je simbol za brzinu svjetlosti u vakuumu. Doseže 299 792 458 m/s.
• Kada svjetlost uđe u medij, njezina brzina se usporava zbog loma. Izračunato pomoću formule v = c/n.

Pojmovi

• Posebna brzina svjetlosti: pomirenje principa relativnosti i konstantnosti brzine svjetlosti.
• Indeks loma je omjer brzine svjetlosti u zraku/vakuumu u odnosu na drugi medij.

Brzina svjetlosti

Brzina svjetlosti služi kao točka usporedbe za definiranje nečega kao iznimno brzog. Ali što je to?

Svjetlosni snop kreće se od Zemlje do Mjeseca u vremenu potrebnom za prolaz svjetlosnog impulsa - 1,255 s na prosječnoj orbitalnoj udaljenosti

Odgovor je jednostavan: govorimo o brzini fotona i svjetlosnih čestica. Kolika je brzina svjetlosti? Brzina svjetlosti u vakuumu doseže 299 792 458 m/s. Ovo je univerzalna konstanta primjenjiva u raznim područjima fizike.

Uzmimo jednadžbu E = mc 2 (E je energija, a m je masa). To je ekvivalent mase i energije, koji koristi brzinu svjetlosti za povezivanje prostora i vremena. Ovdje možete pronaći ne samo objašnjenje za energiju, već i identificirati prepreke brzini.

Brzina vala svjetlosti u vakuumu aktivno se koristi u razne svrhe. Primjerice, posebna teorija relativnosti kaže da je to prirodno ograničenje brzine. Ali znamo da brzina ovisi o mediju i lomu:

v = c/n (v je stvarna brzina svjetlosti koja prolazi kroz medij, c je brzina svjetlosti u vakuumu i n je indeks loma). Indeks loma zraka je 1,0003, a brzina vidljive svjetlosti je 90 km/s manja od s.

Lorentzov koeficijent

Objekti koji se brzo kreću pokazuju određene karakteristike koje su u suprotnosti sa stajalištem klasične mehanike. Na primjer, dugi kontakti i vrijeme se šire. Obično su ti učinci minimalni, ali su vidljiviji pri tako velikim brzinama. Lorentzov koeficijent (γ) je faktor gdje dolazi do vremenskog širenja i skupljanja duljine:

γ = (1 - v 2 /c 2) -1/2 γ = (1 - v 2 /c 2) -1/2 γ = (1 - v 2 /c 2) -1/2.

Pri malim brzinama v 2 /c 2 približava se 0, a γ približno = 1. Međutim, kada se brzina približava c, γ raste do beskonačnosti.

Svjetlost je oduvijek zauzimala važno mjesto u opstanku ljudi i njihovom stvaranju razvijene civilizacije kakvu danas vidimo. Kroz povijest razvoja čovječanstva, brzina svjetlosti uzbuđivala je umove najprije filozofa i prirodoslovaca, a zatim znanstvenika i fizičara. To je temeljna konstanta postojanja našeg Svemira.

Mnogi su znanstvenici u različitim vremenima nastojali otkriti kakvo je širenje svjetlosti u različitim medijima. Najveću važnost za znanost imalo je izračunavanje vrijednosti koju brzina svjetlosti ima u vakuumu. Ovaj članak pomoći će vam razumjeti ovo pitanje i naučiti puno zanimljivih stvari o tome kako se svjetlost ponaša u vakuumu.

Svjetlost i pitanje brzine

Svjetlost igra ključnu ulogu u modernoj fizici, jer, kako se pokazalo, nemoguće je prevladati vrijednost njezine brzine u ovoj fazi razvoja naše civilizacije. Bilo je potrebno mnogo godina da se izmjeri brzina svjetlosti. Prije toga znanstvenici su proveli mnoga istraživanja, pokušavajući odgovoriti na najvažnije pitanje: "Kolika je brzina širenja svjetlosti u vakuumu?"
U ovom trenutku znanstvenici su dokazali da brzina širenja svjetlosti (SLP) ima sljedeće karakteristike:

• konstantan je;
• nepromjenjiv je;
• ona je nedostižna;
• to je konačno.

Bilješka! Brzina svjetlosti u sadašnjem trenutku razvoja znanosti je apsolutno nedostižna vrijednost. Fizičari imaju samo neke pretpostavke o tome što se događa s objektom koji hipotetski postigne brzinu širenja svjetlosnog toka u vakuumu.

Brzina svjetlosti

Zašto je toliko važno koliko brzo svjetlost putuje u vakuumu? Odgovor je jednostavan. Uostalom, vakuum je u svemiru. Stoga, saznavši koji digitalni pokazatelj ima brzina svjetlosti u vakuumu, moći ćemo razumjeti kojom se maksimalnom mogućom brzinom možemo kretati po prostranstvima Sunčevog sustava i izvan njega.
Elementarne čestice koje prenose svjetlost u našem svemiru su fotoni. A brzina kojom se svjetlost kreće u vakuumu smatra se apsolutnom vrijednošću.

Bilješka! SRS se odnosi na brzinu kretanja elektromagnetskih valova. Zanimljivo je da se svjetlost istovremeno manifestira kao elementarne čestice (fotoni) i kao val. To proizlazi iz teorije čestičnog vala. Prema njoj, u određenim situacijama svjetlost se ponaša kao čestica, au drugim kao val.

U ovom trenutku, širenje svjetlosti u prostoru (vakuum) smatra se temeljnom konstantom, koja ne ovisi o izboru korištenog inercijalnog referentnog okvira. Ova se vrijednost odnosi na osnovne fizičke konstante. U ovom slučaju, vrijednost SRS općenito karakterizira osnovna svojstva geometrije prostor-vremena.
Suvremeni koncepti karakteriziraju SPC kao konstantu, što je najveća dopuštena vrijednost za kretanje čestica, kao i širenje njihove interakcije. U fizici se ova veličina označava latiničnim slovom "c".

Povijest proučavanja problematike

U davna vremena, iznenađujuće, čak su se i drevni mislioci pitali o distribuciji svjetlosti u našem svemiru. Tada se vjerovalo da je to beskonačna vrijednost. Prvu procjenu fizikalnog fenomena brzine svjetlosti dao je Olaf Roemer tek 1676. Prema njegovim proračunima, širenje svjetlosti iznosilo je približno 220 tisuća km/s.

Bilješka! Olaf Roemer dao je približnu vrijednost, ali, kako se kasnije pokazalo, ne baš daleko od stvarne.

Točna vrijednost za brzinu kojom svjetlost putuje u vakuumu određena je tek pola stoljeća nakon Olafa Roemera. To je uspio francuski fizičar A.I.L. Fizeau, provodeći poseban eksperiment.

Fizeauov eksperiment

Uspio je izmjeriti ovaj fizički fenomen mjerenjem vremena koje je trebalo zraku da pređe određeno i precizno izmjereno područje.
Eksperiment je izgledao ovako:

• izvor S je emitirao svjetlosni tok;
• odražavalo se od ogledala (3);
• nakon toga je svjetlosni tok prekinut nazubljenom pločom (2);
• zatim je prošao bazu, čija je udaljenost bila 8 km;
• nakon toga se svjetlosni tok reflektirao od zrcala (1) i vratio natrag na disk.

Tijekom eksperimenta svjetlosni je tok padao u prostore između zubaca diska, a mogao se promatrati kroz okular (4). Fizeau je odredio vrijeme prolaska snopa brzinom vrtnje diska. Kao rezultat ovog pokusa dobio je vrijednost c = 313300 km/s.
Ali ovo nije kraj istraživanja koja su bila posvećena ovoj problematici. Konačna formula za izračun fizičke konstante pojavila se zahvaljujući mnogim znanstvenicima, uključujući Alberta Einsteina.

Einstein i vakuum: konačni rezultati proračuna

Danas svaka osoba na Zemlji zna da se najveća dopuštena vrijednost kretanja materijalnih objekata, kao i svih signala, smatra brzinom svjetlosti u vakuumu. Točna vrijednost ovog pokazatelja je gotovo 300 tisuća km/s. Točnije, brzina svjetlosti u vakuumu je 299 792 458 m/s.
Teoriju da je nemoguće prijeći ovu vrijednost iznio je slavni fizičar prošlosti Albert Einstein u svojoj specijalnoj teoriji relativnosti ili SRT.

Bilješka! Einsteinova teorija relativnosti smatra se nepokolebljivom sve dok se ne pojave pravi dokazi da je prijenos signala moguć pri brzinama većim od SPC u vakuumu.

Einsteinova teorija relativnosti

Ali danas su neki istraživači otkrili fenomene koji mogu poslužiti kao preduvjet da se Einsteinov SRT može promijeniti. Pod određenim posebno određenim uvjetima moguće je pratiti pojavu superluminalnih brzina. Zanimljivo je da u ovom slučaju nije narušena teorija relativnosti.

Zašto se ne možete kretati brže od svjetlosti

Danas postoje neke zamke u ovom pitanju. Na primjer, zašto se CPC konstanta ne može prevladati u normalnim uvjetima? Prema prihvaćenoj teoriji, u ovoj situaciji bit će povrijeđen temeljni princip strukture našeg svijeta, naime zakon uzročnosti. On tvrdi da učinak, po definiciji, nije sposoban ići ispred svog uzroka. Slikovito rečeno, ne može biti da prvo medvjed padne mrtav, a tek onda da se začuje pucanj lovca koji ga je ustrijelio. Ali ako je SRS prekoračen, događaji bi se trebali početi odvijati obrnutim redoslijedom. Kao rezultat toga, vrijeme će početi teći unatrag.

Dakle, koja je brzina širenja svjetlosne zrake?

Nakon brojnih istraživanja koja su provedena kako bi se utvrdila točna vrijednost CPC-a, došlo se do konkretnih brojki. Danas c = 1.079.252.848,8 kilometara/sat ili 299.792.458 m/s. a u Planckovim jedinicama ovaj je parametar definiran kao jedinica. To znači da svjetlosna energija putuje 1 Planckovu jedinicu duljine u 1 jedinici Planckovog vremena.

Bilješka! Ove brojke vrijede samo za uvjete koji postoje u vakuumu.

Formula za vrijednost konstante

Ali u fizici se za jednostavnije rješavanje problema koristi zaokružena vrijednost - 300 000 000 m/s.
Ovo pravilo u normalnim uvjetima vrijedi za sve objekte, kao i za X-zrake, gravitacijske i svjetlosne valove u nama vidljivom spektru. Osim toga, znanstvenici su dokazali da se čestice s masom mogu približiti brzini svjetlosnog snopa. Ali oni to ne mogu dostići ili premašiti.

Bilješka! Najveća brzina, bliska brzini svjetlosti, dobivena je proučavanjem kozmičkih zraka ubrzanih u posebnim akceleratorima.

Vrijedno je napomenuti da ova fizikalna konstanta ovisi o mediju u kojem se mjeri, naime o indeksu loma. Stoga se njegov stvarni pokazatelj može razlikovati ovisno o frekvencijama.

Kako izračunati vrijednost fundamentalne konstante

Danas postoje različite metode za određivanje CPC-a. To može biti:

• astronomske metode;
• poboljšana Fizeauova metoda. Ovdje je zupčanik zamijenjen modernim modulatorom.

Bilješka! Znanstvenici su dokazali da su SRS indikatori u zraku iu vakuumu gotovo isti. A manje je od vode za oko 25%.

Za izračun količine širenja svjetlosnog snopa upotrijebite sljedeću formulu.

Formula za izračunavanje brzine svjetlosti

Ova je formula prikladna za proračune u vakuumu.

Zaključak

Svjetlost je u našem svijetu vrlo važna i trenutak kada znanstvenici mogu dokazati mogućnost postojanja superluminalnih brzina može potpuno promijeniti naš poznati svijet. Što će ovo otkriće značiti za ljude, čak je i teško procijeniti. Ali definitivno, ovo će biti nevjerojatan napredak!

Kako odabrati i instalirati senzore volumena za automatsku kontrolu svjetla
Domaća podesiva tranzistorska napajanja: montaža, praktična primjena

(uključujući svjetlo); jedan od fondova fizički trajno; predstavlja najveću brzinu širenja bilo kojeg fizičkog. utjecaji (vidi Teorija relativnosti) i nepromjenjiv je pri prijelazu iz jednog referentnog sustava u drugi.

S. s. u okolini S" ovisi o indeksu loma n medija, koji je različit za različite frekvencije v ( Disperzija svjetla):. Ova ovisnost dovodi do razlike grupna brzina iz fazna brzina svjetlo u okolišu, ako ne govorimo o monokromatskim. svjetlost (za Sunčevo zračenje u vakuumu te se dvije veličine poklapaju). Eksperimentalnim utvrđivanjem S", uvijek mjerite grupu S. s. ili tzv brzina signala ili brzina prijenosa energije samo u određenim posebnim slučajevima. slučajeva koji nisu jednaki grupnom.

Prvi put S. s. odredio 1676. O. Ch. Roemer iz promjene vremenskih intervala između pomrčina Jupiterovih satelita. Godine 1728. ustanovio ju je J. Bradley, na temelju svojih promatranja aberacije zvjezdane svjetlosti. Godine 1849. A. I. L. Fizeau je prvi izmjerio S. s. vremenom koje je potrebno svjetlosti da prijeđe točno poznatu udaljenost (baza); Budući da se indeks loma zraka vrlo malo razlikuje od 1, mjerenja na zemlji daju vrijednost vrlo blizu c. U Fizeauovom pokusu snop svjetlosti iz izvora S(Sl. 1), reflektirano prozirnim zrcalom N, povremeno prekinut rotirajućim nazubljenim diskom W, prošao bazu MN(cca. 8 km) n, reflektirano od zrcala M, vratio se na disk. Kada je svjetlost pala na zub, nije dolazila do promatrača, a svjetlost koja je padala između zuba mogla se promatrati kroz okular E. Na temelju poznatih brzina rotacije diska određeno je vrijeme koje je svjetlosti trebalo da prođe kroz bazu. Fizeau je dobio vrijednost c = 313300 km/s J. B. L. Foucault je 1862. implementirao ideju koju je 1838. izrazio D. Arago, koristeći brzo rotirajući (512 o/min) umjesto nazubljenog diska c) zrcalo. Reflektirajući se od zrcala, snop svjetlosti je bio usmjeren na bazu i nakon povratka ponovno pao na isto zrcalo, koje se imalo vremena okrenuti za određeni mali kut (slika 2). S bazom od samo 20 m, Foucault je ustanovio da S. s. jednako 298000 500 km/s. Sheme i osnove ideje Fizeauovih i Foucaultovih pokusa opetovano su korištene u kasnijim radovima o definiciji S. s. Dobio A. Michelson (vidi. Michelsonovo iskustvo) 1926. vrijednost km/s tada je bila najtočnija i uvrštena je u međunar. fizičke tablice količinama

Riža. 1. Određivanje brzine svjetlosti Fizeauovom metodom.

Riža. 2. Određivanje brzine svjetlosti metodom rotirajućeg zrcala (Foucaultova metoda): S - izvor svjetlosti; R - brzo rotirajuće ogledalo; C je fiksno konkavno zrcalo, čije se središte podudara s osi rotacije R (dakle, svjetlost reflektirana od C uvijek pada natrag na R); M-prozirno ogledalo; L - leća; E - okular; RC - točno izmjerena udaljenost (baza). Isprekidana linija prikazuje položaj R, koji se promijenio tijekom vremena prijeđenog svjetla putem RC i natrag, te obrnuti put snopa zraka kroz leću L, koja odbijanu zraku skuplja u točki S", a ne ponovno u točki S, kao što bi bio slučaj sa stacionarnim zrcalom L. Svjetla brzine postavljaju se mjerenjem pomaka SS".

Mjerenja S. s. u 19. stoljeću odigrao veliku ulogu, dodatno potvrđujući valnu teoriju svjetlosti. Usporedba S. s. koju je napravio Foucault 1850. godine. ista frekvencija v u zraku i vodi pokazala je da je brzina u vodi u skladu s predviđanjem teorije valova. Utvrđena je i veza između optike i teorije elektromagnetizma: izmjeren S. s. poklopio s brzinom el-magn. valovi izračunati iz el-magnetskog omjera. i el-statički. jedinice električne energije naboj [pokusi W. Webera i F. Kohlrauscha 1856. i kasnija preciznija mjerenja J. C. Maxwella]. Ova podudarnost bila je jedna od polaznih točaka za Maxwellovo stvaranje električnog magneta 1864.-73. teorije svjetlosti.

U modernom mjerenja S. s. koristi se modernizirana. Fizeau metoda (modulacijska metoda) sa zamjenom zupčanika el-optičkim, ., interferentnim ili dr. drugi modulator svjetla koji potpuno prekida ili slabi svjetlosni snop (vidi Modulacija svjetla Prijemnik zračenja je fotoćelija odn fotomultiplikatorska cijev.Primjena laser kao izvor svjetla ultrazvučni modulator sa stabilizatorom. učestalost i povećanje točnosti mjerenja duljine osnovice omogućilo je smanjenje pogrešaka mjerenja i dobivanje vrijednosti km/s. Osim izravnih mjerenja S. s. na temelju vremena prolaska poznate baze široko se koriste neizravne metode koje daju veću točnost. Dakle, korištenje mikrovalnih usisavača. [DO. Froome (K. Froome), 1958] pri valnoj duljini zračenja = 4 cm, dobivena je vrijednost km/s. S. s. određuje se s još manjom greškom. kao kvocijent dijeljenja neovisno nađenih i v atomskih ili molekularnih spektralne linije. K. Evenson i njegovi suradnici 1972. o standardu frekvencije cezija (vidi Kvantni frekvencijski standardi) utvrdio je frekvenciju zračenja CH 4 lasera s točnošću do 11. znamenke, a pomoću standarda frekvencije kriptona - njegovu valnu duljinu (cca. 3,39 μm) i dobio ± 0,8 m/s. Odlukom Generalne skupštine Međunarodnog komiteta za numeričke podatke za znanost i tehnologiju - KODATA (1973.), koja je analizirala sve dostupne podatke, njihovu pouzdanost i pogreške, S. p. u vakuumu se smatra jednakim 299792458 ±1,2 m/s.

Najtočnije mjerenje c iznimno je važno ne samo u općim teorijskim pitanjima. plan i za utvrđivanje vrijednosti drugih fizičkih. količinama, ali iu praktične svrhe. ciljevi. To posebno uključuje određivanje udaljenosti na temelju vremena putovanja radijskih ili svjetlosnih signala radar, optičko mjerenje udaljenosti, svjetlosno mjerenje udaljenosti, u sustavima satelitskog praćenja itd.

Lit.: Vafiadi V. G., Popov Yu. V., Brzina svjetlosti i njegovo značenje u znanosti i tehnologiji, Minsk, 1970.; Taylor W., Parker W., Langenberg D., Fundamentalne konstante i kvant, trans. s engleskog, M., 1972. A. M. Bonch-Bruevich.

Brzina svjetlosti u različitim medijima značajno varira. Poteškoća je u tome što ga ljudsko oko ne vidi u cijelom spektralnom rasponu. Priroda podrijetla svjetlosnih zraka zanima znanstvenike od davnih vremena. Prvi pokušaji izračunavanja brzine svjetlosti učinjeni su još 300. godine pr. Tada su znanstvenici utvrdili da se val širi pravocrtno.

Brzi odgovor

Uspjeli su matematičkim formulama opisati svojstva svjetlosti i putanju njezina kretanja. postalo poznato 2 tisuće godina nakon prvih istraživanja.

Što je svjetlosni tok?

Svjetlosna zraka je elektromagnetski val u kombinaciji s fotonima. Pod fotonima se podrazumijevaju najjednostavniji elementi, koji se nazivaju i kvanti elektromagnetskog zračenja. Svjetlosni tok u svim spektrima je nevidljiv. Ne kreće se u prostoru u tradicionalnom smislu riječi. Za opisivanje stanja elektromagnetskog vala s kvantnim česticama uvodi se pojam indeksa loma optičkog medija.

Svjetlosni tok se u prostoru prenosi u obliku snopa malog presjeka. Metoda kretanja u prostoru izvodi se geometrijskim metodama. Ovo je pravocrtna zraka, koja se na granici s različitim medijima počinje lomiti, tvoreći krivuljastu putanju. Znanstvenici su dokazali da se maksimalna brzina stvara u vakuumu; u drugim okruženjima brzina kretanja može značajno varirati. Znanstvenici su razvili sustav u kojem su svjetlosni snop i izvedena vrijednost osnova za izvođenje i očitavanje određenih SI jedinica.

Neke povijesne činjenice

Prije otprilike 900 godina, Avicena je sugerirao da, bez obzira na nominalnu vrijednost, brzina svjetlosti ima konačnu vrijednost. Galileo Galilei pokušao je eksperimentalno izračunati brzinu svjetlosti. Koristeći dvije baterijske svjetiljke, eksperimentatori su pokušali izmjeriti vrijeme tijekom kojeg bi svjetlosni snop s jednog objekta bio vidljiv drugome. Ali takav se eksperiment pokazao neuspješnim. Brzina je bila toliko velika da nisu mogli otkriti vrijeme kašnjenja.

Galileo Galilei primijetio je da Jupiter ima interval između pomrčina svoja četiri satelita od 1320 sekundi. Na temelju tih otkrića danski je astronom Ole Roemer 1676. godine izračunao brzinu širenja svjetlosne zrake od 222 tisuće km/s. U to vrijeme to je mjerenje bilo najtočnije, ali se nije moglo provjeriti zemaljskim mjerilima.

Nakon 200 godina, Louise Fizeau uspjela je eksperimentalno izračunati brzinu svjetlosnog snopa. Napravio je posebnu instalaciju s ogledalom i mehanizmom zupčanika koji se okreće velikom brzinom. Svjetlosni tok se reflektirao od zrcala i vratio natrag nakon 8 km. Kako se brzina kotača povećavala, pojavio se trenutak kada je mehanizam zupčanika blokirao gredu. Tako je brzina snopa postavljena na 312 tisuća kilometara u sekundi.

Foucault je poboljšao ovu opremu, smanjujući parametre zamjenom zupčanika ravnim zrcalom. Pokazalo se da je njegova točnost mjerenja najbliža modernom standardu i iznosila je 288 tisuća metara u sekundi. Foucault je pokušao izračunati brzinu svjetlosti u stranom mediju, koristeći vodu kao osnovu. Fizičar je uspio zaključiti da ta vrijednost nije konstantna i ovisi o karakteristikama refrakcije u određenom mediju.

Vakuum je prostor bez materije. Brzina svjetlosti u vakuumu u sustavu C označava se latiničnim slovom C. Nedostižna je. Nijedna se stavka ne može overclockati na takvu vrijednost. Fizičari mogu samo zamisliti što bi se moglo dogoditi objektima ako se ubrzaju do te mjere. Brzina širenja svjetlosnog snopa ima konstantne karakteristike, a to je:

• stalan i konačan;
• nedostižna i nepromjenjiva.

Poznavanje ove konstante omogućuje nam izračunavanje maksimalne brzine kojom se objekti mogu kretati u prostoru. Količina širenja svjetlosnog snopa prepoznata je kao temeljna konstanta. Koristi se za karakterizaciju prostor-vremena. To je najveća dopuštena vrijednost za pokretne čestice. Kolika je brzina svjetlosti u vakuumu? Trenutna vrijednost dobivena je laboratorijskim mjerenjima i matematičkim izračunima. Ona jednako 299,792,458 metara u sekundi s točnošću od ± 1,2 m/s. U mnogim disciplinama, uključujući školske, za rješavanje problema koriste se približni izračuni. Uzima se pokazatelj jednak 3,108 m/s.

Svjetlosni valovi u ljudskom vidljivom spektru i valovi X-zraka mogu se ubrzati do očitanja koja se približavaju brzini svjetlosti. Oni ne mogu biti jednaki ovoj konstanti, niti premašiti njezinu vrijednost. Konstanta je izvedena na temelju praćenja ponašanja kozmičkih zraka u trenutku njihovog ubrzanja u posebnim akceleratorima. Ovisi o inercijskoj sredini u kojoj se zraka širi. U vodi je prijenos svjetlosti manji za 25%, au zraku će ovisiti o temperaturi i tlaku u trenutku izračuna.

Svi izračuni provedeni su korištenjem teorije relativnosti i zakona uzročnosti koji je izveo Einstein. Fizičar vjeruje da ako objekti dostignu brzinu od 1.079.252.848,8 kilometara na sat i prijeđu je, tada će doći do nepovratnih promjena u strukturi našeg svijeta i sustav će se raspasti. Vrijeme će se početi odbrojavati, remeteći redoslijed događaja.

Definicija metra izvedena je iz brzine svjetlosne zrake. Podrazumijeva se kao područje koje svjetlosna zraka uspije prijeći u 1/299792458 sekunde. Ovaj koncept ne treba brkati sa standardom. Mjerni standard je poseban tehnički uređaj na bazi kadmija sa sjenčanjem koji vam omogućuje da fizički vidite zadanu udaljenost.