Скорость распространения света в вакууме. Опыт Майкельсона

Поскольку скорость распространения света очень велика, свет затрачивает заметное время лишь на прохождение очень больших расстояний, например от Солнца до Земли свет идет около 8 мин.

Первое измерение скорости света в вакууме было выполнено датским астрономом О. Ремером в 1675 г. при изучении затмений одного из спутников Юпитера. Он заметил, что по мере увеличения расстояния между Юпитером и Землей затмение спутника запаздывает все больше по сравнению с расчетным временем. Ремер объяснил это тем, что при увеличении расстояния от Юпитера до Земли на l свет должен затратить время t, чтобы пройти это расстояние со скоростью c. Зная l и t, он вычислил скорость света, которая оказалась близкой к 3*10⁸ м/с.

В дальнейшем скорость света измеряли много раз и в разных условиях. Наиболее точный результат измерения скорости света в воздухе удалось получить американскому физику А. Майкельсону. Рассмотрим один из его наиболее удачных опытов.

На центробежной машине он укрепил барабан с зеркальными боковыми гранями, число которых обозначим k (рис. 28.2). На одну из этих граней направлялся луч света от фонаря Ф. Затем после отражения от нее и от зеркал З₁, 3₂ и З₃ он попадал на другую грань барабана и, отразившись от нее, шел в глаз наблюдателя. Расстояние l от барабана до зеркал З₁ и 3₂ составляло около 35 км и было тщательно измерено. Наблюдатель настраивал трубу Т так, чтобы отчетливо видеть изображение источника света Ф, а затем барабан приводили во вращение. При этом изображение источника Ф в трубе исчезало. (Почему?) Когда скорость вращения барабана постепенно увеличивали, то при некотором числе n оборотов в минуту наблюдатель снова отчетливо видел изображение источника Ф. Это означало, что, пока свет шел между зеркалами, барабан успевал повернуться ровно на одну грань.

Так как время этого поворота можно выразить формулой t = l/(kn/60) = 60/nk, то для скорости света с получаем формулу:

C = 2l/t = lnk/30.

Поскольку c является наибольшей возможной скоростью распространения сигналов в природе и встречается во многих формулах, ее значение является одной из важнейших физических констант. После многих проверок было установлено, что:

 С = 299 792,5±0,5 км/с.