Hvordan blev lyshastigheden målt?

Lysets hastighed er en grundlæggende konstant i fysik, og dens måling har en fascinerende historie. Her er en sammenbrud af de vigtigste eksperimenter og milepæle:

Tidlige forsøg:

* Galileo Galilei (1600s): Selvom Galileo ikke var vellykket, forsøgte Galileo at måle lysets hastighed ved hjælp af lanterner. Han placerede to personer en afstand fra hinanden, en med en overdækket lanterne. Ideen var at afsløre lanternen og få den anden person til at afsløre deres, så snart de så lyset. Imidlertid var observatørernes reaktionstid for langsom til at detektere lysets hastighed.

* ole Rømer (1676): Rømer observerede formørkelserne af Jupiters måne IO. Han bemærkede, at formørkelserne forekom lidt senere end forventet, da Jupiter var længere væk fra Jorden. Han tilskrev korrekt dette til det tidspunkt, det tog lys at rejse den ekstra afstand, og han var i stand til at beregne en grov værdi for lysets hastighed (ca. 220.000 km/s).

mere præcise målinger:

* Hippolyte Fizeau (1849): Fizeau brugte et tandet hjul, der roterede i høj hastighed. Han sendte en lysstråle gennem et hul i hjulet, reflekterede det fra et fjernt spejl og tilbage gennem et andet hul i hjulet. Ved at justere hjulets hastighed kunne han bestemme den tid, det tog lys at rejse til spejlet og tilbage, hvilket gav ham en værdi på cirka 315.000 km/s.

* Léon Foucault (1850): Foucault brugte et roterende spejl til at måle lysets hastighed. Han instruerede en lysstråle på et roterende spejl, som derefter reflekterede strålen på et stationært spejl. Lyset reflekterede derefter tilbage til det roterende spejl, der var bevæget lidt i mellemtiden. Ved at måle vinklen på den reflekterede bjælke var Foucault i stand til at bestemme lysets hastighed (ca. 298.000 km/s).

Moderne teknikker:

* Michelson-Morley Experiment (1887): Dette berømte eksperiment var designet til at detektere den hypotetiske luminiferous Aether, som blev antaget at bære lette bølger. Eksperimentet kunne ikke finde noget bevis for aetheren, og det blev en hjørnesten i udviklingen af særlig relativitet.

* hulrumsresonatorteknikker: Moderne målinger bruger meget præcise teknikker, der involverer lasere og hulrumsresonatorer. Ved at måle resonansfrekvenserne i et hulrum kan forskere bestemme lysets hastighed med utrolig nøjagtighed.

Aktuel værdi:

Lysets hastighed i et vakuum er nu defineret som 299.792.458 meter per sekund (m/s) . Denne værdi er nøjagtig, fordi måleren defineres som afstandslyset bevæger sig i et vakuum i 1/299.792.458 af et sekund.

Betydning:

At kende lysets hastighed er vigtig for at forstå mange fænomener i fysik, herunder:

* Elektromagnetisme: Lysets hastighed er tæt knyttet til permeabiliteten og permittiviteten af fri plads, grundlæggende konstanter i elektromagnetisme.

* Særlig relativitet: Lysets hastighed er den ultimative hastighedsgrænse i universet, og den spiller en nøglerolle i Einsteins teori om særlig relativitet.

* Astronomi: Lysets hastighed er afgørende for at forstå afstande i universet, aldre af stjerner og galakser og forplantning af lys fra himmelske genstande.

Målingen af lysets hastighed har en lang og fascinerende historie, der kulminerer med den utroligt præcise værdi, vi har i dag. Det er et vidnesbyrd om videnskabsmænds opfindsomhed og deres nådeløse forfølgelse af at forstå naturens grundlæggende love.