Quelle est la vitesse de la lumière dans l’air ? Particules particulières - photons

épigraphe
L'enseignant demande : Les enfants, quelle est la chose la plus rapide au monde ?
Tanechka dit : Le mot le plus rapide. Je viens de dire, tu ne reviendras pas.
Vanechka dit : Non, la lumière est la plus rapide.
Dès que j’ai appuyé sur l’interrupteur, la pièce est immédiatement devenue lumineuse.
Et Vovochka objecte : La chose la plus rapide au monde est la diarrhée.
Une fois, j'étais si impatient que je n'ai pas dit un mot
Je n’ai pas eu le temps de dire quoi que ce soit ni d’allumer la lumière.

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi la vitesse de la lumière est maximale, finie et constante dans notre Univers ? C'est une question très intéressante, et tout de suite, en guise de spoiler, je vais révéler le terrible secret de la réponse - personne ne sait exactement pourquoi. La vitesse de la lumière est prise, c'est-à-dire mentalement accepté pour une constante, et sur ce postulat, ainsi que sur l'idée que tous les référentiels inertiels sont égaux, Albert Einstein a construit sa théorie restreinte de la relativité, qui fait chier les scientifiques depuis cent ans, permettant à Einstein de tirer la langue au monde en toute impunité et souriant dans sa tombe face aux dimensions du cochon qu'il a planté sur toute l'humanité.

Mais pourquoi, en fait, est-il si constant, si maximum et si final, il n'y a pas de réponse, ce n'est qu'un axiome, c'est-à-dire une déclaration prise sur la foi, confirmée par des observations et le bon sens, mais non déductible logiquement ou mathématiquement de nulle part. Et il est fort probable que ce ne soit pas si vrai, mais personne n'a encore pu le réfuter avec aucune expérience.

J'ai mes propres réflexions à ce sujet, j'y reviendrai plus tard, mais pour l'instant, gardons les choses simples, sur vos doigts™ Je vais essayer de répondre à au moins une partie : que signifie la vitesse de la lumière « constante ».

Non, je ne vais pas vous ennuyer avec des expériences de réflexion sur ce qui se passerait si vous allumiez les phares d’une fusée volant à la vitesse de la lumière, etc., c’est un peu hors sujet maintenant.

Si vous regardez dans un ouvrage de référence ou sur Wikipédia, la vitesse de la lumière dans le vide est définie comme une constante physique fondamentale qui exactementégal à 299 792 458 m/s. Eh bien, en gros, ce sera environ 300 000 km/s, mais si tout à fait vrai- 299 792 458 mètres par seconde.

Il semblerait, d'où vient une telle précision ? Toute constante mathématique ou physique, quelle qu'elle soit, même Pi, même la base du logarithme népérien e, même la constante gravitationnelle G, ou la constante de Planck h, contiennent toujours quelques nombres après la virgule. Dans Pi, environ 5 000 milliards de ces décimales sont actuellement connues (bien que seuls les 39 premiers chiffres aient une signification physique), la constante gravitationnelle est aujourd'hui définie comme G ~ 6,67384(80)x10 -11, et la constante Plank h~ 6,62606957(29)x10-34 .

La vitesse de la lumière dans le vide est lisse 299 792 458 m/s, ni un centimètre de plus, ni une nanoseconde de moins. Vous voulez savoir d'où vient cette précision ?

Tout a commencé comme d'habitude avec les Grecs de l'Antiquité. La science en tant que telle, au sens moderne du terme, n’existait pas chez eux. Les philosophes de la Grèce antique étaient appelés philosophes parce qu'ils ont d'abord inventé des conneries dans leur tête, puis, en utilisant des conclusions logiques (et parfois de véritables expériences physiques), ils ont essayé de les prouver ou de les réfuter. Cependant, l'utilisation de mesures et de phénomènes physiques réels était considérée par eux comme une preuve de « seconde classe », qui ne peut être comparée aux conclusions logiques de première classe obtenues directement de la tête.

La première personne à avoir réfléchi à l'existence de la vitesse propre de la lumière est considérée comme le philosophe Empidocle, qui a déclaré que la lumière est un mouvement et que le mouvement doit avoir une vitesse. Aristote s’y est opposé, qui soutenait que la lumière est simplement la présence de quelque chose dans la nature, et c’est tout. Et rien ne bouge nulle part. Mais c'est autre chose ! Euclide et Ptolémée croyaient généralement que la lumière est émise par nos yeux, puis tombe sur les objets, et donc nous les voyons. En bref, les anciens Grecs étaient aussi stupides que possible jusqu’à ce qu’ils soient conquis par les mêmes anciens Romains.

Au Moyen Âge, la plupart des scientifiques continuaient de croire que la vitesse de propagation de la lumière était infinie, parmi lesquels Descartes, Kepler et Fermat.

Mais certains, comme Galilée, pensaient que la lumière avait une vitesse et pouvait donc être mesurée. L'expérience de Galilée, qui alluma une lampe et éclaira un assistant situé à plusieurs kilomètres de Galilée, est largement connue. Ayant vu la lumière, l'assistant alluma sa lampe, et Galilée tenta de mesurer le délai entre ces instants. Naturellement, rien n'a fonctionné pour lui et, à la fin, il a été contraint d'écrire dans ses écrits que si la lumière a une vitesse, alors elle est extrêmement élevée et ne peut pas être mesurée par l'effort humain, et peut donc être considérée comme infinie.

La première mesure documentée de la vitesse de la lumière est attribuée à l'astronome danois Olaf Roemer en 1676. Cette année-là, les astronomes, armés des télescopes de ce même Galilée, observaient activement les satellites de Jupiter et calculaient même leurs périodes de rotation. Les scientifiques ont déterminé que la lune la plus proche de Jupiter, Io, a une période de rotation d'environ 42 heures. Cependant, Roemer a remarqué que parfois Io apparaît derrière Jupiter 11 minutes plus tôt que prévu, et parfois 11 minutes plus tard. Il s'est avéré que Io apparaît plus tôt dans les périodes où la Terre, tournant autour du Soleil, s'approche de Jupiter à une distance minimale et est en retard de 11 minutes lorsque la Terre est à l'opposé de l'orbite, et est donc plus éloignée de Jupiter.

En divisant bêtement le diamètre de l'orbite terrestre (et c'était déjà plus ou moins connu à l'époque) par 22 minutes, Roemer a obtenu la vitesse de la lumière de 220 000 km/s, manquant ainsi la vraie valeur d'environ un tiers.

En 1729, l'astronome anglais James Bradley, observant parallaxe(par une légère déviation de localisation) l'étoile Etamin (Gamma Draconis) a découvert l'effet aberrations de lumière, c'est à dire. un changement dans la position des étoiles les plus proches de nous dans le ciel en raison du mouvement de la Terre autour du Soleil.

De l'effet de l'aberration lumineuse, découvert par Bradley, on peut également conclure que la lumière a une vitesse de propagation finie, ce dont Bradley s'est emparé en la calculant à environ 301 000 km/s, ce qui est déjà avec une précision de 1 % de la valeur connue aujourd'hui.

Cela a été suivi par toutes les mesures clarifiantes effectuées par d'autres scientifiques, mais comme on croyait que la lumière est une onde et qu'une onde ne peut pas se propager d'elle-même, il faut « exciter » quelque chose, l'idée de l'existence d'un « L'éther lumineux est né, dont la découverte a lamentablement échoué au physicien américain Albert Michelson. Il n'a découvert aucun éther lumineux, mais en 1879 il a précisé la vitesse de la lumière à 299 910 ± 50 km/s.

À peu près à la même époque, Maxwell a publié sa théorie de l'électromagnétisme, ce qui signifie que la vitesse de la lumière est devenue possible non seulement de mesurer directement, mais également de déduire des valeurs de perméabilité électrique et magnétique, ce qui a été fait en clarifiant la valeur de la vitesse de la lumière à 299 788 km/s en 1907.

Enfin, Einstein a déclaré que la vitesse de la lumière dans le vide est une constante et ne dépend de rien. Au contraire, tout le reste - l'ajout de vitesses et la recherche des systèmes de référence corrects, les effets de la dilatation du temps et les changements de distance lors de déplacements à grande vitesse et de nombreux autres effets relativistes dépendent de la vitesse de la lumière (car elle est incluse dans toutes les formules comme une constante). En bref, tout dans le monde est relatif, et la vitesse de la lumière est la quantité par rapport à laquelle toutes les autres choses dans notre monde sont relatives. Ici, peut-être, il faudrait donner la palme à Lorentz, mais ne soyons pas mercantiles, Einstein est Einstein.

La détermination exacte de la valeur de cette constante s'est poursuivie tout au long du XXe siècle, les scientifiques trouvant chaque décennie de plus en plus de nombres après la virguleà la vitesse de la lumière, jusqu'à ce que de vagues soupçons commencent à surgir dans leur tête.

En déterminant de plus en plus précisément combien de mètres la lumière parcourt dans le vide par seconde, les scientifiques ont commencé à se demander ce que nous mesurions en mètres ? Après tout, en fin de compte, un mètre n'est que la longueur d'un bâton de platine-iridium que quelqu'un a oublié dans un musée près de Paris !

Et au début, l’idée d’introduire un compteur étalon semblait géniale. Afin de ne pas souffrir des mètres, pieds et autres brasses obliques, les Français décidèrent en 1791 de prendre comme mesure étalon de longueur un dix millionième de la distance du pôle Nord à l'équateur le long du méridien passant par Paris. Ils mesurèrent cette distance avec la précision disponible à l'époque, fondèrent un bâton en alliage platine-iridium (plus précisément, d'abord laiton, puis platine, puis platine-iridium) et le placèrent dans cette Chambre des Poids et Mesures très parisienne comme un échantillon. Plus on avance, plus il s'avère que la surface de la terre change, les continents se déforment, les méridiens se déplacent, et d'un dix millionième ils ont oublié et ont commencé à compter pour un mètre la longueur du bâton qui repose dans le cercueil de cristal du « mausolée » parisien.

Une telle idolâtrie ne convient pas à un vrai scientifique, ce n'est pas la Place Rouge (!), et en 1960, il a été décidé de simplifier le concept du mètre à une définition tout à fait évidente - le mètre est exactement égal à 1 650 763,73 longueurs d'onde émises par la transition de électrons entre les niveaux d'énergie 2p10 et 5d5 de l'isotope non excité de l'élément Krypton-86 dans le vide. Eh bien, combien plus clair ?

Cela a duré 23 ans, tandis que la vitesse de la lumière dans le vide était mesurée avec une précision croissante, jusqu'à ce qu'en 1983, même les rétrogrades les plus obstinés se rendent compte que la vitesse de la lumière est la constante la plus précise et la plus idéale, et non une sorte de constante. d'isotope du krypton. Et il a été décidé de tout bouleverser (plus précisément, si on y réfléchit, il a été décidé de tout bouleverser), maintenant la vitesse de la lumière Avec est une vraie constante, et un mètre est la distance parcourue par la lumière dans le vide en (1/299 792 458) secondes.

La valeur réelle de la vitesse de la lumière continue d'être clarifiée aujourd'hui, mais ce qui est intéressant, c'est qu'à chaque nouvelle expérience, les scientifiques ne clarifient pas la vitesse de la lumière, mais la véritable longueur du mètre. Et plus la vitesse de la lumière sera déterminée avec précision dans les décennies à venir, plus le compteur que nous obtiendrons sera finalement précis.

Et non l'inverse.

Eh bien, revenons maintenant à nos moutons. Pourquoi la vitesse de la lumière dans le vide de notre Univers est-elle maximale, finie et constante ? C'est ainsi que je le comprends.

Tout le monde sait que la vitesse du son dans le métal, et dans presque tous les corps solides, est bien supérieure à la vitesse du son dans l’air. C'est très simple à vérifier : il suffit de mettre votre oreille contre le rail et vous pourrez entendre les bruits d'un train qui approche beaucoup plus tôt que dans les airs. Pourquoi donc? Il est évident que le son est essentiellement le même, et la vitesse de sa propagation dépend du milieu, de la configuration des molécules qui composent ce milieu, de sa densité, des paramètres de son réseau cristallin - bref, de l'état actuel du support à travers lequel le son est transmis.

Et bien que l'idée de l'éther lumineux ait été abandonnée depuis longtemps, le vide à travers lequel se propagent les ondes électromagnétiques n'est absolument rien d'absolu, aussi vide qu'il puisse nous paraître.

Je comprends que l’analogie soit un peu tirée par les cheveux, mais c’est vrai sur vos doigts™ même! Précisément à titre d'analogie accessible, et en aucun cas comme une transition directe d'un ensemble de lois physiques à d'autres, je vous demande seulement d'imaginer que la vitesse de propagation des vibrations électromagnétiques (et en général de toutes, y compris les gluons et gravitationnelles), tout comme la vitesse du son dans l’acier est « cousue » dans le rail. De là, nous dansons.

UPD : D’ailleurs, j’invite les « lecteurs avec un astérisque » à imaginer si la vitesse de la lumière reste constante dans un « vide difficile ». Par exemple, on pense qu'à des énergies de l'ordre de température de 10 à 30 K, le vide cesse simplement de bouillir avec des particules virtuelles et commence à « s'évaporer », c'est-à-dire le tissu de l'espace s'effondre, les quantités de Planck se brouillent et perdent leur signification physique, etc. La vitesse de la lumière dans un tel vide serait-elle encore égale à c, ou cela marquera-t-il le début d’une nouvelle théorie du « vide relativiste » avec des corrections comme les coefficients de Lorentz aux vitesses extrêmes ? Je ne sais pas, je ne sais pas, le temps nous le dira...

La vitesse de la lumière est la distance parcourue par la lumière par unité de temps. Cette valeur dépend de la substance dans laquelle la lumière se propage.

Dans le vide, la vitesse de la lumière est de 299 792 458 m/s. C’est la vitesse la plus élevée pouvant être atteinte. Lors de la résolution de problèmes ne nécessitant pas de précision particulière, cette valeur est prise égale à 300 000 000 m/s. On suppose que tous les types de rayonnements électromagnétiques se propagent dans le vide à la vitesse de la lumière : ondes radio, rayonnement infrarouge, lumière visible, rayonnement ultraviolet, rayons X, rayonnement gamma. Il est désigné par une lettre Avec .

Comment a-t-on déterminé la vitesse de la lumière ?

Dans l’Antiquité, les scientifiques croyaient que la vitesse de la lumière était infinie. Plus tard, des discussions sur cette question ont commencé entre scientifiques. Kepler, Descartes et Fermat étaient d'accord avec l'opinion des scientifiques anciens. Et Galilée et Hooke pensaient que même si la vitesse de la lumière était très élevée, elle avait toujours une valeur limitée.

Galilée

L'un des premiers à tenter de mesurer la vitesse de la lumière fut le scientifique italien Galileo Galilei. Pendant l’expérience, lui et son assistant se trouvaient sur des collines différentes. Galilée ouvrit le volet de sa lanterne. Au moment où l'assistant apercevait cette lumière, il devait faire les mêmes actions avec sa lanterne. Le temps nécessaire à la lumière pour voyager de Galilée à l'assistant et revenir s'est avéré si court que Galilée s'est rendu compte que la vitesse de la lumière est très élevée et qu'il est impossible de la mesurer à une distance aussi courte, car la lumière se déplace Presque instantanément. Et le temps qu’il a enregistré ne montre que la vitesse de réaction d’une personne.

La vitesse de la lumière a été déterminée pour la première fois en 1676 par l'astronome danois Olaf Roemer à l'aide de distances astronomiques. En utilisant un télescope pour observer l'éclipse de la lune Io de Jupiter, il a découvert que lorsque la Terre s'éloigne de Jupiter, chaque éclipse suivante se produit plus tard que prévu. Le délai maximum, lorsque la Terre se déplace de l'autre côté du Soleil et s'éloigne de Jupiter à une distance égale au diamètre de l'orbite terrestre, est de 22 heures. Bien que le diamètre exact de la Terre ne soit pas connu à cette époque, le scientifique a divisé sa valeur approximative par 22 heures et a obtenu une valeur d'environ 220 000 km/s.

Olaf Römer

Le résultat obtenu par Roemer a suscité la méfiance des scientifiques. Mais en 1849, le physicien français Armand Hippolyte Louis Fizeau mesura la vitesse de la lumière grâce à la méthode de l'obturateur rotatif. Dans son expérience, la lumière d’une source passait entre les dents d’une roue en rotation et était dirigée vers un miroir. Réfléchi de lui, il revint. La vitesse de rotation de la roue a augmenté. Lorsqu'il atteignait une certaine valeur, le faisceau réfléchi par le miroir était retardé par une dent en mouvement, et l'observateur ne voyait rien à ce moment-là.

L'expérience de Fizeau

Fizeau a calculé la vitesse de la lumière comme suit. La lumière passe son chemin L de la roue au miroir en un temps égal à t1 = 2L/c . Le temps qu'il faut à la roue pour tourner d'une demi-fente est t 2 = T/2N , Où T - période de rotation des roues, N - nombre de dents. Fréquence de rotation v = 1/T . Le moment où l'observateur ne voit pas la lumière se produit lorsque t 1 = t 2 . De là, nous obtenons la formule pour déterminer la vitesse de la lumière :

c = 4LNv

Après avoir effectué des calculs selon cette formule, Fizeau a déterminé que Avec = 313 000 000 m/s. Ce résultat était beaucoup plus précis.

Armand Hippolyte Louis Fizeau

En 1838, le physicien et astronome français Dominique François Jean Arago proposa d'utiliser la méthode du miroir tournant pour calculer la vitesse de la lumière. Cette idée a été mise en pratique par le physicien, mécanicien et astronome français Jean Bernard Léon Foucault, qui a obtenu en 1862 la valeur de la vitesse de la lumière (298 000 000 ± 500 000) m/s.

Dominique François Jean Arago

En 1891, le résultat de l'astronome américain Simon Newcomb s'est avéré être un ordre de grandeur plus précis que celui de Foucault. Grâce à ses calculs Avec = (99 810 000 ± 50 000) m/s.

Les recherches du physicien américain Albert Abraham Michelson, qui a utilisé un dispositif à miroir octogonal rotatif, ont permis de déterminer avec encore plus de précision la vitesse de la lumière. En 1926, le scientifique mesura le temps nécessaire à la lumière pour parcourir la distance entre les sommets de deux montagnes, égale à 35,4 km, et obtint Avec = (299 796 000 ± 4 000) m/s.

La mesure la plus précise a été réalisée en 1975. La même année, la Conférence générale des poids et mesures recommandait que la vitesse de la lumière soit considérée comme égale à 299 792 458 ± 1,2 m/s.

De quoi dépend la vitesse de la lumière ?

La vitesse de la lumière dans le vide ne dépend pas du référentiel ni de la position de l'observateur. Elle reste constante, égale à 299 792 458 ± 1,2 m/s. Mais dans divers milieux transparents, cette vitesse sera inférieure à sa vitesse dans le vide. Tout support transparent possède une densité optique. Et plus il est élevé, plus la vitesse de la lumière s'y propage lentement. Par exemple, la vitesse de la lumière dans l'air est supérieure à sa vitesse dans l'eau, et dans le verre optique pur, elle est inférieure à celle dans l'eau.

Si la lumière passe d’un milieu moins dense à un milieu plus dense, sa vitesse diminue. Et si la transition se produit d'un milieu plus dense à un milieu moins dense, alors la vitesse, au contraire, augmente. Cela explique pourquoi le faisceau lumineux est dévié à la limite de transition entre deux milieux.

Le travail de notre subconscient

Notre conscience, que nous considérons parfois comme notre « je », n’est qu’une petite partie du travail du cerveau dans son ensemble. La conscience de soi en tant que personne ne représente qu’une petite partie du travail cérébral ; la plupart des autres processus se produisant dans la tête sont traités sans l’implication de la conscience. Il ne s'agit pas seulement de réactions automatisées telles que la respiration, le contrôle du cœur et des muscles lors de la marche, mais aussi de réactions plus complexes : la reconnaissance de formes, la formation d'une réalité environnante tridimensionnelle. En fait, le cerveau choisit à un niveau préliminaire ce qu'il veut montrer à la conscience et ce qu'il doit omettre. Certaines actions sont effectuées de manière si automatique que la conscience n'est pas informée du travail effectué.

Tout à fait par hasard, j'ai récemment découvert que j'avais publié de nouveaux livres : « Les sorties conscientes du corps. Expérience de voyage vers d'autres mondes" et "Rêves contrôlés. Réalité contrôlée." Ils sont sortis d'une certaine maison d'édition IPL en 2016. Il s'avère que cela arrive aussi, l'auteur lui-même ne sait pas qu'il a de nouveaux livres à paraître.

Ils ont renommé le livre à leur manière et l'ont publié en tant que nouveau produit de l'auteur. Je n'ai aucune idée de quel genre de maison d'édition il s'agit, mais après avoir lu les critiques des livres, nous pouvons conclure : il s'agit de mon premier et deuxième livre publié par la maison d'édition Ves sous les titres : « Wanderer of Dreams. Partie 1. Le début du voyage" et "Vagabond des rêves. Partie 2. Nouveau millénaire.

Ce sont essentiellement les mêmes livres. Si vous avez déjà lu la série Dream Traveler, cela ne sert à rien d'acheter de nouveaux livres.

Pourquoi rêvez-vous de rats ?

Alors, pour savoir de quel côté s'attendre à une morsure de rat, analysez votre rêve.

Faisons le tri comment une pensée peut avoir du pouvoir. Comment les pensées peuvent généralement interagir avec l’univers, provoquer des événements sans rapport avec nos actions directes. Quelles lois de l'univers nous permettent de réaliser nos désirs mentaux. Comment notre cerveau peut-il avoir le don de voir à distance ou de détecter des événements qui se produisent quelque part au loin et dont nous n’avons aucune idée ?

Supposons que notre corps, et notre cerveau en particulier, soit une machine. Complexe, dans une certaine mesure incompréhensible, mais toujours un dispositif qui perçoit et transmet des signaux vers l'extérieur. Supposons également que nous ressemblons quelque peu à un ordinateur moderne. Dernièrement, notre cerveau est de plus en plus comparé aux appareils électroniques, nous ne nous écarterons donc pas de cette tradition. Ainsi, nos pensées sont une sorte de programme, avec des cycles et des fonctions qui effectuent certaines tâches. Certaines pensées sont des données initiales, mais certaines ont du pouvoir : ce sont des programmes construits selon les lois de l'univers.

Au cours du mois dernier, j’ai rencontré plusieurs personnes essayant de changer leur passé. Puis quelqu’un a parlé de souvenirs d’un passé inexistant.

La plupart des gens croient qu’il est impossible de changer le passé. il n'y a pas de description exacte de la façon de changer le passé. Mais, d’une manière ou d’une autre, je tombe sur des histoires mystérieuses qui ne peuvent être ni confirmées ni infirmées. Tout changement dans le passé amène tout le monde à se souvenir d’une nouvelle histoire. Nous ne pouvons donc pas affirmer avec certitude qu’une telle histoire n’est pas une invention de l’auteur. Seules certaines personnes conservent le souvenir d’un présent alternatif. Parfois, ce n’est même pas un souvenir, mais seulement un sentiment d’inadéquation du moment présent ; parfois, il y a des éclairs de déjà vu, ou de faux souvenirs dans la tête de certains moments qui ne se sont jamais réellement produits, mais qui, pour une raison quelconque, sont stockés dans la mémoire en tant que souvenirs.

Le sujet de la façon de mesurer, ainsi que de la vitesse de la lumière, intéresse les scientifiques depuis l'Antiquité. Il s’agit d’un sujet très fascinant qui fait depuis des temps immémoriaux l’objet d’un débat scientifique. On pense qu’une telle vitesse est limitée, inaccessible et constante. C’est inaccessible et constant, comme l’infini. En même temps, c'est fini. Cela s’avère être un casse-tête physique et mathématique intéressant. Il existe une option pour résoudre ce problème. Après tout, la vitesse de la lumière était toujours mesurée.

Dans les temps anciens, les penseurs croyaient que vitesse de la lumière- c'est une quantité infinie. La première estimation de cet indicateur a été donnée en 1676. Olaf Römer. Selon ses calculs, la vitesse de la lumière était d'environ 220 000 km/s. Ce n'était pas une valeur tout à fait exacte, mais proche de la vraie.

La finitude et l'estimation de la vitesse de la lumière furent confirmées un demi-siècle plus tard.

Dans le futur, le scientifique Fizeau Il était possible de déterminer la vitesse de la lumière à partir du temps nécessaire au faisceau pour parcourir une distance exacte.

Il a mené une expérience (voir figure), au cours de laquelle un faisceau lumineux partant de la source S, a été réfléchi par le miroir 3, interrompu par le disque denté 2 et a dépassé la base (8 km). Ensuite, il a été réfléchi par le miroir 1 et renvoyé sur le disque. La lumière tombait dans l'espace entre les dents et pouvait être observée à travers l'oculaire 4. Le temps nécessaire au faisceau pour traverser la base était déterminé en fonction de la vitesse de rotation du disque. La valeur obtenue par Fizeau était : c = 313300 km/s.

La vitesse de propagation du faisceau dans un milieu particulier est inférieure à cette vitesse dans le vide. De plus, pour différentes substances, cet indicateur prend des valeurs différentes. Après quelques années Foucault remplacé le disque par un miroir à rotation rapide. Les adeptes de ces scientifiques ont utilisé à plusieurs reprises leurs méthodes et leurs conceptions de recherche.

Les lentilles sont la base des instruments optiques. Savez-vous comment c'est calculé ? Vous pouvez le découvrir en lisant l’un de nos articles.

Vous pouvez trouver des informations sur la façon de configurer un viseur optique composé de telles lentilles. Lisez notre matériel et vous n'aurez aucune question sur le sujet.

Quelle est la vitesse de la lumière dans le vide ?

La mesure la plus précise de la vitesse de la lumière indique 1 079 252 848,8 kilomètres par heure ou 299 792 458 m/s. Ce chiffre n'est valable que pour des conditions créées dans le vide.

Mais pour résoudre les problèmes, l'indicateur est généralement utilisé 300 000 000 m/s. Dans le vide, la vitesse de la lumière en unités de Planck est de 1. Ainsi, l'énergie lumineuse parcourt 1 unité de longueur de Planck en 1 unité de temps de Planck. Si un vide est créé dans des conditions naturelles, les rayons X, les ondes lumineuses du spectre visible et les ondes gravitationnelles peuvent se propager à de telles vitesses.

Il existe une opinion claire parmi les scientifiques selon laquelle les particules ayant une masse peuvent atteindre une vitesse aussi proche que possible de celle de la lumière. Mais ils ne sont pas en mesure d'atteindre et de dépasser l'indicateur. La vitesse la plus élevée, proche de la vitesse de la lumière, a été enregistrée lors de l'étude des rayons cosmiques et lors de l'accélération de certaines particules dans les accélérateurs.

La vitesse de la lumière dans tout milieu dépend de l'indice de réfraction de ce milieu.

Cet indicateur peut être différent pour différentes fréquences. Une mesure précise de la quantité est importante pour le calcul d'autres paramètres physiques. Par exemple, pour déterminer la distance lors du passage de signaux lumineux ou radio dans les domaines de la télémétrie optique, du radar, de la télémétrie lumineuse et autres.

Les scientifiques modernes utilisent différentes méthodes pour déterminer la vitesse de la lumière. Certains experts utilisent des méthodes astronomiques, ainsi que des méthodes de mesure utilisant la technologie expérimentale. La méthode Fizeau améliorée est très souvent utilisée. Dans ce cas, la roue dentée est remplacée par un modulateur de lumière qui affaiblit ou interrompt le faisceau lumineux. Le récepteur est ici un multiplicateur photoélectrique ou photocellule. La source de lumière peut être un laser, ce qui contribue à réduire les erreurs de mesure. Détermination de la vitesse de la lumière Selon le temps de passage de la base, cela peut se faire par des méthodes directes ou indirectes, qui permettent également d'obtenir des résultats précis.

Quelles formules sont utilisées pour calculer la vitesse de la lumière ?

1. La vitesse de propagation de la lumière dans le vide est une valeur absolue. Les physiciens le désignent par la lettre « c ». Il s'agit d'une valeur fondamentale et constante qui ne dépend pas du choix du système de reporting et caractérise le temps et l'espace dans leur ensemble. Les scientifiques supposent que cette vitesse est la vitesse maximale de déplacement des particules.

   Formule vitesse de la lumière dans le vide:

   s = 3 * 10 ^ 8 = 299792458 m/s

   ici c est un indicateur de la vitesse de la lumière dans le vide.

2. Les scientifiques ont prouvé que vitesse de la lumière dans l'air coïncide presque avec la vitesse de la lumière dans le vide. Il peut être calculé à l'aide de la formule :

La vitesse de la lumière est la valeur absolue de la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans le vide. En physique, il est traditionnellement désigné par la lettre latine « c » (prononcée [tse]). La vitesse de la lumière dans le vide est une constante fondamentale qui ne dépend pas du choix du référentiel inertiel (IFR). Il fait référence aux constantes physiques fondamentales qui caractérisent non seulement les corps individuels, mais aussi les propriétés de l'espace-temps dans son ensemble. Selon les concepts modernes, la vitesse de la lumière dans le vide est la vitesse maximale de mouvement des particules et de propagation des interactions. Il est également important que cette valeur soit absolue. C'est l'un des postulats du SRT.

Dans le vide (vide)

En 1977, il a été possible de calculer la vitesse approximative de la lumière égale à 299 792 458 ± 1,2 m/s, calculée sur la base du mètre étalon de 1960. On considère actuellement que la vitesse de la lumière dans le vide est une constante physique fondamentale, par définition exactement égale à 299 792 458 m/s, soit environ 1 079 252 848,8 km/h. La valeur exacte est due au fait que depuis 1983, le mètre étalon est considéré comme la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une période de temps égale à 1/299 792 458 secondes. La vitesse de la lumière est symbolisée par la lettre c.

L'expérience de Michelson, fondamentale pour la SRT, a montré que la vitesse de la lumière dans le vide ne dépend ni de la vitesse de la source lumineuse ni de la vitesse de l'observateur. Dans la nature, les éléments suivants se propagent à la vitesse de la lumière :

lumière visible réelle

d'autres types de rayonnements électromagnétiques (ondes radio, rayons X, etc.)

De la théorie de la relativité restreinte, il résulte que l'accélération de particules ayant une masse au repos jusqu'à la vitesse de la lumière est impossible, car cet événement violerait le principe fondamental de causalité. Autrement dit, il est exclu que le signal dépasse la vitesse de la lumière ou le mouvement de la masse à une telle vitesse. Cependant, la théorie n’exclut pas le mouvement des particules dans l’espace-temps à des vitesses supraluminiques. Les particules hypothétiques se déplaçant à des vitesses supraluminiques sont appelées tachyons. Mathématiquement, les tachyons s'intègrent facilement dans la transformation de Lorentz : ce sont des particules avec une masse imaginaire. Plus la vitesse de ces particules est élevée, moins elles transportent d'énergie, et vice versa, plus leur vitesse est proche de la vitesse de la lumière, plus leur énergie est grande - tout comme l'énergie des particules ordinaires, l'énergie des tachyons tend vers l'infini comme ils se rapprochent de la vitesse de la lumière. C'est la conséquence la plus évidente de la transformation de Lorentz, qui ne permet pas à une particule d'accélérer jusqu'à la vitesse de la lumière - il est tout simplement impossible de transmettre une quantité infinie d'énergie à une particule. Il faut comprendre que, d’une part, les tachyons sont une classe de particules, et pas seulement un type de particule, et, d’autre part, aucune interaction physique ne peut se propager plus rapidement que la vitesse de la lumière. Il s'ensuit que les tachyons ne violent pas le principe de causalité - ils n'interagissent en aucune façon avec les particules ordinaires et la différence de leurs vitesses entre eux n'est pas non plus égale à la vitesse de la lumière.

Les particules ordinaires qui se déplacent plus lentement que la lumière sont appelées tardyons. Les Tardions ne peuvent pas atteindre la vitesse de la lumière, mais seulement s'en approcher de manière arbitraire, car dans ce cas leur énergie devient infiniment grande. Tous les tardyons ont une masse au repos, contrairement aux photons et gravitons sans masse, qui se déplacent toujours à la vitesse de la lumière.

En unités de Planck, la vitesse de la lumière dans le vide est de 1, c'est-à-dire que la lumière parcourt 1 unité de longueur de Planck par unité de temps de Planck.

Dans un environnement transparent

La vitesse de la lumière dans un milieu transparent est la vitesse à laquelle la lumière se propage dans un milieu autre que le vide. Dans un milieu à dispersion, on distingue les vitesses de phase et de groupe.

La vitesse de phase concerne la fréquence et la longueur d'onde de la lumière monochromatique dans un milieu (λ = c/ν). Cette vitesse est généralement (mais pas nécessairement) inférieure à c. Le rapport entre la vitesse de phase de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans un milieu est appelé indice de réfraction du milieu. La vitesse de groupe de la lumière dans un milieu d'équilibre est toujours inférieure à c. Cependant, dans des milieux hors équilibre, elle peut dépasser c. Dans ce cas, cependant, le front montant de l’impulsion se déplace toujours à une vitesse ne dépassant pas la vitesse de la lumière dans le vide.

Armand Hippolyte Louis Fizeau a prouvé expérimentalement que le mouvement d'un milieu par rapport à un faisceau lumineux est également capable d'influencer la vitesse de propagation de la lumière dans ce milieu.

Négation du postulat sur la vitesse maximale de la lumière

Ces dernières années, des rapports ont souvent été publiés selon lesquels, dans ce que l'on appelle la téléportation quantique, l'interaction se propage plus rapidement que la vitesse de la lumière. Par exemple, le 15 août 2008, le groupe de recherche du Dr Nicolas Gisin de l'Université de Genève, étudiant les états de photons liés séparés par 18 km dans l'espace, aurait montré que « les interactions entre particules se produisent à une vitesse d'environ cent mille fois supérieure à la vitesse de Sveta". Auparavant, le soi-disant paradoxe de Hartmann - vitesse supraluminique avec effet tunnel - avait également été discuté.

Une analyse scientifique de la signification de ces résultats et d’autres similaires montre qu’ils ne peuvent fondamentalement pas être utilisés pour la transmission supraluminique d’un quelconque signal ou mouvement de la matière.

Historique des mesures de vitesse de la lumière

Les scientifiques anciens, à de rares exceptions près, considéraient la vitesse de la lumière comme infinie. À l’époque moderne, cette question est devenue un sujet de débat. Galilée et Hooke admettaient qu'elle était finie, bien que très grande, tandis que Kepler, Descartes et Fermat défendaient encore l'infinité de la vitesse de la lumière.

La première estimation de la vitesse de la lumière a été donnée par Olaf Roemer (1676). Il a remarqué que lorsque la Terre et Jupiter se trouvent sur des côtés opposés du Soleil, les éclipses du satellite Io de Jupiter sont retardées de 22 minutes par rapport aux calculs. Il en a obtenu une valeur pour la vitesse de la lumière d'environ 220 000 km/s - inexacte, mais proche de la vraie. Un demi-siècle plus tard, la découverte de l'aberration permet de confirmer la finitude de la vitesse de la lumière et d'affiner son appréciation.