Скорость света в воздухе формула


Физика > Скорость света

 

Узнайте, какая скорость света в вакууме – фундаментальная постоянная в физике. Читайте, чему равна скорость распространения света м/с, закон, формула измерения.

Скорость света в вакууме – одна из фундаментальных постоянных в физике.

Задача обучения

  • Сопоставить скорость света с показателем преломления среды.

Основные пункты

  • Максимально возможный показатель световой скорости – свет в вакууме (неизменная).
  • С – символ световой скорости в вакууме. Достигает 299 792 458 м/с.
  • Когда свет попадает в среду, его скорость замедляется из-за преломления. Вычисляется по формуле v = c/n.

Термины

  • Специальная скорость света: примирение принципа относительности и постоянства световой скорости.
  • Показатель преломления – соотношение скорости света в воздухе/вакууме с другой средой.

Скорость света

Скорость света выступает точкой сравнения, чтобы определить что-то как чрезвычайно быстрое. Но что это такое?

Скорость света в воздухе формула

Световой пучок перемещается от Земли к Луне за временной промежуток, требуемый для прохождения светового импульса – 1.255 с на средней орбитальной дистанции

Ответ простой: речь идет о скорости фотона и легких частиц. Чему ровна скорость света? Световая скорость в вакууме достигает 299 792 458 м/с. Это универсальная постоянная, применимая в различных областях физики.

Возьмем уравнение E = mc2 (E – энергия и m – масса). Это эквивалент массы-энергии, использующий световую скорость, чтобы связать пространство и время. Здесь можно отыскать не только объяснение для энергии, но выявить препятствия для скорости.

Скорость волны света в вакууме активно используют для различных целей. Например, в специальной теории относительности указывается, что это естественный скоростной предел. Но мы знаем, что скорость зависит от среды и преломления:

v = c/n (v – действительная скорость света, проходящего сквозь среду, c – скорость света в вакууме и n – показатель преломления). Показатель преломления воздуха – 1.0003, а скорость видимого света на 90 км/с медленнее с.

Коэффициент Лоренца


Стремительно перемещающиеся объекты показывают определенные характеристики, вступающие в противоречие с позицией классической механики. К примеру, длинные контакты и время расширяются. Обычно эти эффекты минимальны, но проглядываются отчетливее на таких огромных скоростях. Коэффициент Лоренца (γ) – фактор, где происходит расширение времени и сокращение длины:

γ = (1 — v22)-1/2 γ = (1 — v22)-1/2 γ = (1 — v2/c2)-1/2.

При малых скоростях v2/c2 приближается к 0, а γ примерно = 1. Однако, когда скорость подходит к с, γ возрастает к бесконечности.

Источник: v-kosmose.com

Экспериментируя со светом

Первым человеком, кто осознал, что у света есть скорость, был астроном Оле Рёмер (Ole Romer). В конце XVII-го века он заинтересовался странным движением юпитерского спутника Ио.


Рёмер наблюдал, как планета регулярно загораживает собой спутник, но периоды между этими затмениями менялись на протяжении года. Возможно, конечно, у Ио была какая-то необычная орбита, которая бы объясняла такую иррегулярность, но скорее причина была в чем-то другом.

(wikimedia)

Рёмер наблюдал за танцем Ио и Юпитера на протяжении нескольких лет, пока ему не пришло в голову учесть и положение Земли. Когда мы видим затмение, мы сами находимся в конкретном положении нашей орбиты. Через несколько дней затмение повторяется, а мы тем временем сместились по орбите: оказались либо ближе, либо дальше от Юпитера. Если мы оказались дальше, свету требуется чуть больше времени, чтобы долететь до нас. Если ближе – чуть меньше.

Получается, у света есть конечная скорость!

Что же это означает?

На протяжении нескольких последующих веков ученые продолжали наблюдать и измерять скорость света, но лишь в середине XIX века пазл начал складываться в единую картину. Это началось, когда физик Джеймс Максвелл случайно изобрел свет.


Максвелл экспериментировал с тогда еще малоизученными феноменами электричества и магнетизма, когда в его голове начала складываться единая теория, способная объяснить все наблюдения.

Он обнаружил, что изменяющееся электрическое поле способно создавать магнитное поле и наоборот. Это заложило основы нашего понимания электромагнитных сил. Стало понятно, что электрическое поле создает магнитное поле, которое потом создает электрическое поле и так далее.

Еще через несколько десятилетий пришел Альберт Эйнштейн и заявил, что скорость света в общем-то со светом не связана. В специальной теории относительности он описал связь между временем и пространством, объединив их в единую «ткань» пространства-времени. Конечно, пространство отличается от времени — метр не похож на секунду. Как же тогда их можно связать?

Нужен был способ переводить метры и километры в секунды и минуты. И Эйнштейн нашел константу – некую скорость, которая позволяла переводить пространство во время и обратно.

Теория Эйнштейна не позволяла понять, что это за скорость. Но когда он применил свою теорию к тем самым уравнениям Максвелла, стало понятно, что константа – это скорость света.

Конечно, фундаментальной константе, объединяющей пространство и время, мягко говоря, плевать на какие-то там электромагнитные волны. Это просто число. Но оказалось, что Максвелл уже открыл это число, хоть и не понял этого.

Все не имеющие массы частицы способны летать со скоростью света, а так как и свет не имеет массы, то ему это тоже удается. Так скорость света стала одним из важнейших значений современной физики.

И все же, почему у нее именно такое значение?

Теряя значение


В общем-то, само число значения не имеет, ведь оно сопровождается единицами измерения: метрами в секунду. А в физике любое значение с единицами можно превратить в любое другое, нужно лишь обозначить, какие единицы вы используете. Таким образом, определение скорости завязано на определения времени и длины.

В физике гораздо большее значение имеют константы, у которых нет этих единиц или размерностей. Другими словами, это те константы, которые встречаются в физике в виде чисел. Они кажутся нам гораздо более фундаментальными, ведь они не зависят ни от каких других определений.

Если бы встретим инопланетную цивилизацию, нас сложно будет понять, как они измеряют скорость света, а вот с фундаментальными константами нам будет гораздо проще разобраться. Это будут просто числа.

Одной из таких фундаментальных констант является постоянная тонкой структуры. Она связывает скорость света, константу Планка и электрическую постоянную. Она равна примерно 0,007. Просто 0,007.


В общем, с одной стороны, скорость света может быть какой захочет, потому что у нее есть единицы измерения, которые мы должны заранее определить.

С другой стороны, скорость света не может быть совсем любой, потому что при другой скорости света должна быть и другая постоянная тонкой структуры. А в нашей Вселенной эта постоянная равна примерно 0,007. Просто вот такая у нас Вселенная. А раз уж эта константа зафиксирована, то и скорости света приходится быть такой, какой мы ее знаем.

А почему же у постоянной тонкой структуры именно такое значение? Очень хороший вопрос. Просто замечательный. Мы не знаем.


Статья написана по материалам с сайта Space.com.

Источник: zen.yandex.ru

Формула скорости света

Зная скорость света в вакууме (с ≈ 3*108 мс), можно определить ее в других средах, исходя из их показателя преломления n. Сама формула скорости света напоминает законы механики из физики, а точнее, определение расстояния с помощью времени и скорости объекта.


К примеру, мы возьмем стекло, коэффициент преломления которого составляет 1,5. По формуле скорости света v = c n получаем, что скорость в данной среде примерно равна 200 000 кмс. Если брать жидкость, такую как вода, то скорость распространения фотонов (частиц света) в ней равна 226 000 кмс при показателе преломления в 1,33.

Формула скорости света в воздухе

Воздух — это тоже среда. Следовательно, она обладает так называемой оптической плотностью. Если в вакууме фотоны не встречают на своем пути преград, то в среде они тратят некоторое время на возбуждение частиц атомов. Чем плотнее среда, тем больше времени уходит на это самое возбуждение. Показатель преломления (n) в воздухе равен 1,000292. А это не сильно отходит от предела в 299 792 458 м/с.

Американским ученым удалось замедлить скорость света практически до полного нуля. Больше чем 1/299 792 458 сек. свет скорость не может преодолеть. Все дело в том, что свет — это такая же электромагнитная волна, как и рентген, радиоволны или тепло. Отличие состоит только в разнице между длиной волны и частоты.

Интересным фактом считается отсутствие массы у фотона, а это говорит об отсутствии времени для данной частицы. Проще говоря, для фотона, который был рожден несколько миллионов, а то и миллиардов лет назад, не прошло ни секунды времени.

Источник: FB.ru

Скорость света в разных средах


Следует помнить, что физическая константа напрямую зависит от окружающей её среды, в особенности от показателя преломления. В связи с этим точная величина способна меняться, ведь она обусловлена частотами.

Формула вычисления скорости света записывается как с = 3 * 10^8 м/с.

Скорость света в воде разнится с тем же показателем в вакууме. Чтобы узнать её величину, необходимо число 299 792 458 поделить на 1.33. В итоге получится цифра 225407 км/с – это и есть скорость распространения света в воде.

Скорость распространения света в воздухе в км составляет 1 079 252 848,8 (или 299700 км/сек). Для её нахождения необходимо скорость света в вакууме поделить на коэффициент преломления воздуха. Ответ может быть выведен как в км в час, так и метрах в секунду.

скорость в разных средах

Скорость света – максимально возможная величина?


Многие школьники и студенты задаются вопросом: какая скорость больше скорости света? Есть ли такая вообще? Ответ однозначен: нет!

Скорость распространения света в вакууме считается недосягаемой величиной. Ученые не пришли к единому мнению, что же может происходить с атомами, достигающими этого предела.

Помимо прочего, исследователи выявили, что частица, обладающая массой, может приблизиться к скорости светового луча. Но она не может догнать ее и тем более превысить. Максимальная скорость света пока остается неизменна.

Самый приближенный числовой показатель был достигнут при исследовании космических лучей. Их разгоняли в специально оборудованных ускорителях частиц, беря в расчет длину волны.

Почему же эта цифра так важна? Дело в том, что вакуум обволакивает все космическое пространство. Зная, как свет ведет себя в вакууме, мы можем представить, какова предельная скорость передвижения в нашей Вселенной.

По какой причине невозможно двигаться быстрее света?

Так из-за чего же константа СРС не может быть преодолена в обычных условиях? Исходя из теории, можно смело утверждать, что в ситуации превышения будет нарушен фундаментальный закон построения мира, если говорить конкретно – закон причинности. Согласно этому закону, следствие не в силах опередить свою причину.

Рассмотрим этот парадокс на конкретном примере: не может случиться так, что олень сначала упадет замертво, а уже после произойдёт выстрел охотника, застреливший его. Так вот и при повышении СРС разворачиваемые действия должны начинаться в обратной последовательности. В итоге время должно пойти вспять, а это противоречит всем устоявшимся законам физики.

Эйнштейн и вакуум: конечные результаты расчета

В настоящее время большинство людей на планете знают, что максимально допустимой величиной передвижения материальных объектов и различных сигналов является скорость света в вакууме. А кто же первым додумался до этого?

Мысль о невозможности превысить значение скорости света выразил великий физик Альберт Эйнштейн. Он оформил свои наблюдения и назвал их теорией относительности.

Величайшая теория Эйнштейна до сих пор незыблема. Она останется таковой до момента, пока не будут предъявлены реальные доказательства того, что передать сигнал возможно на скорости, превышающей СРС в вакууме. Этот момент может никогда не наступить.

Однако уже было проведено несколько исследований, предвещающих разлад с некоторыми пунктами самой известной теории Эйнштейна. Измерение сверхсветовых скоростей уже возможно при заданных условиях. Примечательно то, что теория относительности не нарушается полностью.

Источник: vsesravnenie.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.