Quelle est la vitesse de la lumière et à quoi est-elle égale. Vitesse du son

Vraiment, comment ? Comment mesurer la vitesse la plus élevée Univers dans nos modestes conditions terrestres ? Nous n'avons plus besoin de nous creuser la tête à ce sujet - après tout, pendant plusieurs siècles, de nombreuses personnes ont travaillé sur cette question, développant des méthodes de mesure de la vitesse de la lumière. Commençons l'histoire dans l'ordre.

Vitesse de la lumière– vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans le vide. Il est désigné par la lettre latine c. La vitesse de la lumière est d'environ 300 000 000 m/s.

Au début, personne n’avait pensé à la question de la mesure de la vitesse de la lumière. Il y a de la lumière, c'est génial. Puis, à l’époque de l’Antiquité, l’opinion dominante parmi les philosophes scientifiques était que la vitesse de la lumière est infinie, c’est-à-dire instantanée. Puis c'est arrivé Moyen-âge avec l'Inquisition, lorsque la question principale des penseurs et des progressistes était « Comment éviter d'être pris dans l'incendie ? Et seulement à des époques Renaissance Et Éclaircissement Les avis des scientifiques se multiplièrent et, bien entendu, furent partagés.

Donc, Descartes, Kepler Et Fermeétaient du même avis que les scientifiques de l’Antiquité. Mais il pensait que la vitesse de la lumière était limitée, bien que très élevée. En fait, il a réalisé la première mesure de la vitesse de la lumière. Plus précisément, il a fait la première tentative de la mesurer.

L'expérience de Galilée

Expérience Galilée Galiléeétait brillant dans sa simplicité. Le scientifique a mené une expérience pour mesurer la vitesse de la lumière, armé de moyens simples et improvisés. À une distance grande et bien connue l'un de l'autre, sur des collines différentes, Galilée et son assistant se tenaient avec des lanternes allumées. L'un d'eux ouvrit le volet de la lanterne, et le second dut faire de même lorsqu'il aperçut la lumière de la première lanterne. Connaissant la distance et le temps (le délai avant que l'assistant ouvre la lanterne), Galilée s'attendait à calculer la vitesse de la lumière. Malheureusement, pour que cette expérience réussisse, Galilée et son assistant ont dû choisir des collines distantes de plusieurs millions de kilomètres. Je tiens à vous rappeler que vous pouvez le faire en remplissant une demande sur le site Internet.

Expériences Roemer et Bradley

La première expérience réussie et étonnamment précise pour déterminer la vitesse de la lumière fut celle d'un astronome danois. Olaf Römer. Roemer a utilisé la méthode astronomique pour mesurer la vitesse de la lumière. En 1676, il observa le satellite de Jupiter Io à travers un télescope et découvrit que l'heure de l'éclipse du satellite change à mesure que la Terre s'éloigne de Jupiter. Le délai maximum était de 22 minutes. En calculant que la Terre s'éloigne de Jupiter à une distance égale au diamètre de l'orbite terrestre, Roemer a divisé la valeur approximative du diamètre par le temps de retard et a obtenu une valeur de 214 000 kilomètres par seconde. Bien sûr, un tel calcul était très approximatif, les distances entre les planètes n'étaient connues qu'approximativement, mais le résultat s'est avéré relativement proche de la vérité.

L'expérience de Bradley. En 1728 James Bradley estimé la vitesse de la lumière en observant l'aberration des étoiles. Abération est un changement dans la position apparente d'une étoile provoqué par le mouvement de la terre sur son orbite. Connaissant la vitesse de la Terre et mesurant l'angle d'aberration, Bradley a obtenu une valeur de 301 000 kilomètres par seconde.

L'expérience de Fizeau

Le monde scientifique de l’époque réagit avec méfiance au résultat de l’expérience de Roemer et Bradley. Cependant, le résultat de Bradley était le plus précis depuis plus de cent ans, jusqu'en 1849. Cette année-là, un scientifique français Armand Fizeau mesuré la vitesse de la lumière grâce à la méthode de l'obturateur rotatif, sans observer les corps célestes, mais ici sur Terre. En fait, il s’agissait de la première méthode de laboratoire permettant de mesurer la vitesse de la lumière depuis Galilée. Vous trouverez ci-dessous un schéma de la configuration de son laboratoire.

La lumière réfléchie par le miroir passait à travers les dents de la roue et était réfléchie par un autre miroir situé à 8,6 kilomètres. La vitesse de la roue a été augmentée jusqu'à ce que la lumière devienne visible dans l'espace suivant. Les calculs de Fizeau ont donné un résultat de 313 000 kilomètres par seconde. Un an plus tard, une expérience similaire avec un miroir tournant fut réalisée par Léon Foucault, qui obtint un résultat de 298 000 kilomètres par seconde.

Avec l'avènement des masers et des lasers, les gens disposent de nouvelles opportunités et moyens de mesurer la vitesse de la lumière, et le développement de la théorie a également permis de calculer la vitesse de la lumière indirectement, sans effectuer de mesures directes.

La valeur la plus précise de la vitesse de la lumière

L'humanité a accumulé une vaste expérience dans la mesure de la vitesse de la lumière. Aujourd’hui, la valeur la plus précise de la vitesse de la lumière est considérée comme 299 792 458 mètres par seconde, reçu en 1983. Il est intéressant de noter qu'une mesure plus précise de la vitesse de la lumière s'est avérée impossible en raison d'erreurs de mesure. mètres. Actuellement, la valeur d'un mètre est liée à la vitesse de la lumière et est égale à la distance parcourue par la lumière en 1/299 792 458 de seconde.

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Le XIXe siècle a vu plusieurs expériences scientifiques qui ont conduit à la découverte de nombreux phénomènes nouveaux. Parmi ces phénomènes figure la découverte par Hans Oersted de la génération d'induction magnétique par le courant électrique. Plus tard, Michael Faraday a découvert l’effet inverse, appelé induction électromagnétique.

Les équations de James Maxwell - la nature électromagnétique de la lumière

À la suite de ces découvertes, ce que l’on appelle « l’interaction à distance » a été constatée, ce qui a donné naissance à la nouvelle théorie de l’électromagnétisme formulée par Wilhelm Weber, basée sur l’action à longue portée. Plus tard, Maxwell a défini le concept de champs électriques et magnétiques, capables de se générer mutuellement, ce qui constitue une onde électromagnétique. Par la suite, Maxwell a utilisé ce qu'on appelle la « constante électromagnétique » dans ses équations - Avec.

À cette époque, les scientifiques étaient déjà proches du fait que la lumière est de nature électromagnétique. La signification physique de la constante électromagnétique est la vitesse de propagation des excitations électromagnétiques. À la surprise de James Maxwell lui-même, la valeur mesurée de cette constante dans des expériences avec des charges et des courants unitaires s'est avérée égale à la vitesse de la lumière dans le vide.

Avant cette découverte, l’humanité séparait la lumière, l’électricité et le magnétisme. La généralisation de Maxwell nous a permis de jeter un nouveau regard sur la nature de la lumière, en tant que certain fragment de champs électriques et magnétiques qui se propagent indépendamment dans l'espace.

La figure ci-dessous montre un schéma de la propagation d’une onde électromagnétique, qui est aussi de la lumière. Ici H est le vecteur d’intensité du champ magnétique, E est le vecteur d’intensité du champ électrique. Les deux vecteurs sont perpendiculaires l’un à l’autre, ainsi qu’à la direction de propagation des ondes.

Expérience Michelson - le caractère absolu de la vitesse de la lumière

La physique de cette époque reposait en grande partie sur le principe de relativité de Galilée, selon lequel les lois de la mécanique se ressemblent dans tout référentiel inertiel choisi. Parallèlement, selon l'addition des vitesses, la vitesse de propagation doit dépendre de la vitesse de la source. Cependant, dans ce cas, l’onde électromagnétique se comporterait différemment selon le choix du référentiel, ce qui viole le principe de relativité de Galilée. Ainsi, la théorie apparemment bien formulée de Maxwell était dans un état fragile.

Des expériences ont montré que la vitesse de la lumière ne dépend pas vraiment de la vitesse de la source, ce qui signifie qu'il faut une théorie capable d'expliquer un fait aussi étrange. La meilleure théorie à cette époque s'est avérée être la théorie de « l'éther » - un certain milieu dans lequel la lumière se propage, tout comme le son se propage dans l'air. La vitesse de la lumière serait alors déterminée non pas par la vitesse de déplacement de la source, mais par les caractéristiques du milieu lui-même - l'éther.

De nombreuses expériences ont été entreprises pour découvrir l'éther, dont la plus célèbre est l'expérience du physicien américain Albert Michelson. Bref, on sait que la Terre se déplace dans l’espace. Il est alors logique de supposer qu'il se déplace également à travers l'éther, puisque l'attachement complet de l'éther à la Terre n'est pas seulement le plus haut degré d'égoïsme, mais ne peut tout simplement pas être causé par quoi que ce soit. Si la Terre se déplace à travers un certain milieu dans lequel la lumière se propage, il est alors logique de supposer que l'addition des vitesses a lieu ici. C'est-à-dire que la propagation de la lumière doit dépendre de la direction du mouvement de la Terre qui traverse l'éther. À la suite de ses expériences, Michelson n'a découvert aucune différence entre la vitesse de propagation de la lumière dans les deux directions depuis la Terre.

Le physicien néerlandais Hendrik Lorentz a tenté de résoudre ce problème. Selon son hypothèse, le « vent éthéré » influençait les corps de telle manière que ceux-ci réduisaient leur taille dans la direction de leur mouvement. Sur la base de cette hypothèse, la Terre et l'appareil de Michelson ont subi cette contraction de Lorentz, grâce à laquelle Albert Michelson a obtenu la même vitesse de propagation de la lumière dans les deux directions. Et bien que Lorentz ait réussi dans une certaine mesure à retarder la mort de la théorie de l’éther, les scientifiques estimaient toujours que cette théorie était « tirée par les cheveux ». Ainsi, l’éther était censé avoir un certain nombre de propriétés « de conte de fées », notamment l’apesanteur et l’absence de résistance aux corps en mouvement.

La fin de l’histoire de l’éther survint en 1905 avec la publication de l’article « Sur l’électrodynamique des corps en mouvement » d’Albert Einstein, alors peu connu.

La théorie de la relativité restreinte d'Albert Einstein

Albert Einstein, 26 ans, a exprimé une vision complètement nouvelle et différente de la nature de l’espace et du temps, qui allait à l’encontre des idées de l’époque et violait en particulier grossièrement le principe de relativité de Galilée. Selon Einstein, l'expérience de Michelson n'a pas donné de résultats positifs car l'espace et le temps ont de telles propriétés que la vitesse de la lumière est une valeur absolue. Autrement dit, quel que soit le cadre de référence dans lequel se trouve l'observateur, la vitesse de la lumière par rapport à lui est toujours la même, 300 000 km/s. De là s'ensuit l'impossibilité d'appliquer l'addition de vitesses par rapport à la lumière - quelle que soit la vitesse à laquelle la source lumineuse se déplace, la vitesse de la lumière ne changera pas (ajoutée ou soustraite).

Einstein a utilisé la contraction de Lorentz pour décrire les changements dans les paramètres des corps se déplaçant à des vitesses proches de la vitesse de la lumière. Ainsi, par exemple, la longueur de ces corps diminuera et leur propre temps ralentira. Le coefficient de ces changements est appelé facteur de Lorentz. La célèbre formule d'Einstein E=MC2 inclut en fait également le facteur de Lorentz ( E= ymc2), qui en général est égal à l'unité dans le cas où la vitesse du corps végal à zéro. À mesure que la vitesse du corps approche và la vitesse de la lumière c Facteur de Lorentz oui s'élance vers l'infini. Il s'ensuit que pour accélérer un corps jusqu'à la vitesse de la lumière, il faudra une quantité infinie d'énergie, et il est donc impossible de franchir cette limite de vitesse.

Il existe également un argument en faveur de cette affirmation appelé la « relativité de la simultanéité ».

Paradoxe de la relativité de la simultanéité de SRT

En bref, le phénomène de relativité de la simultanéité est que des horloges situées en différents points de l’espace ne peuvent fonctionner « en même temps » que si elles sont dans le même référentiel inertiel. Autrement dit, l’heure indiquée sur l’horloge dépend du choix du système de référence.

De là découle le paradoxe selon lequel l'événement B, qui est une conséquence de l'événement A, peut se produire simultanément avec lui. De plus, il est possible de choisir des systèmes de référence de telle sorte que l'événement B se produise avant l'événement A qui l'a provoqué. Un tel phénomène viole le principe de causalité, assez solidement ancré dans la science et n'a jamais été remis en question. Cependant, cette situation hypothétique n'est observée que dans le cas où la distance entre les événements A et B est supérieure à l'intervalle de temps entre eux multiplié par la « constante électromagnétique » - Avec. Ainsi, la constante c, qui est égale à la vitesse de la lumière, est la vitesse maximale de transmission des informations. Autrement, le principe de causalité serait violé.

Comment mesure-t-on la vitesse de la lumière ?

Observations d’Olaf Roemer

Les scientifiques de l’Antiquité croyaient pour la plupart que la lumière se déplace à une vitesse infinie, et la première estimation de la vitesse de la lumière a déjà été obtenue en 1676. L'astronome danois Olaf Roemer a observé Jupiter et ses lunes. Au moment où la Terre et Jupiter se trouvaient sur les côtés opposés du Soleil, l'éclipse de la lune Io de Jupiter a été retardée de 22 minutes par rapport au temps calculé. La seule solution trouvée par Olaf Roemer est que la vitesse de la lumière est limitante. Pour cette raison, les informations sur l’événement observé sont retardées de 22 minutes, car il faut un certain temps pour parcourir la distance entre le satellite Io et le télescope de l’astronome. Selon les calculs de Roemer, la vitesse de la lumière était de 220 000 km/s.

Observations de James Bradley

En 1727, l'astronome anglais James Bradley découvre le phénomène d'aberration lumineuse. L’essence de ce phénomène est que lorsque la Terre se déplace autour du Soleil, ainsi que pendant la propre rotation de la Terre, un déplacement des étoiles dans le ciel nocturne est observé. Étant donné que l'observateur terrestre et la Terre elle-même changent constamment de direction de mouvement par rapport à l'étoile observée, la lumière émise par l'étoile parcourt différentes distances et tombe sous différents angles par rapport à l'observateur au fil du temps. La vitesse limitée de la lumière fait que les étoiles dans le ciel décrivent une ellipse tout au long de l'année. Cette expérience a permis à James Bradley d'estimer la vitesse de la lumière à 308 000 km/s.

L'expérience Louis Fizeau

En 1849, le physicien français Louis Fizeau mena une expérience en laboratoire pour mesurer la vitesse de la lumière. Le physicien a installé un miroir à Paris à une distance de 8 633 mètres de la source, mais selon les calculs de Roemer, la lumière parcourrait cette distance en cent millièmes de seconde. Une telle précision horlogère était alors inaccessible. Fizeau utilise alors une roue dentée qui tourne de la source au miroir et du miroir à l'observateur, dont les dents bloquent périodiquement la lumière. Dans le cas où un faisceau lumineux de la source au miroir passait entre les dents et, au retour, heurtait une dent, le physicien doublait la vitesse de rotation de la roue. À mesure que la vitesse de rotation de la roue augmentait, la lumière cessa presque de disparaître jusqu'à ce que la vitesse de rotation atteigne 12,67 tours par seconde. A ce moment, la lumière disparut à nouveau.

Une telle observation signifiait que la lumière « heurtait » constamment les dents et n'avait pas le temps de « se glisser » entre elles. Connaissant la vitesse de rotation de la roue, le nombre de dents et le double de la distance de la source au miroir, Fizeau a calculé la vitesse de la lumière, qui s'est avérée être égale à 315 000 km/sec.

Un an plus tard, un autre physicien français Léon Foucault a mené une expérience similaire dans laquelle il a utilisé un miroir rotatif au lieu d'une roue dentée. La valeur qu'il a obtenue pour la vitesse de la lumière dans l'air était de 298 000 km/s.

Un siècle plus tard, la méthode de Fizeau fut tellement améliorée qu'une expérience similaire réalisée en 1950 par E. Bergstrand donna une valeur de vitesse de 299 793,1 km/s. Ce nombre ne diffère que de 1 km/s de la valeur actuelle de la vitesse de la lumière.

Autres mesures

Avec l’avènement des lasers et la précision croissante des instruments de mesure, il a été possible de réduire l’erreur de mesure jusqu’à 1 m/s. Ainsi, en 1972, des scientifiques américains ont utilisé un laser pour leurs expériences. En mesurant la fréquence et la longueur d’onde du faisceau laser, ils ont pu obtenir une valeur de 299 792 458 m/s. Il est à noter qu'une augmentation supplémentaire de la précision de la mesure de la vitesse de la lumière dans le vide était impossible, non pas à cause des imperfections techniques des instruments, mais à cause de l'erreur de l'étalon du compteur lui-même. C'est pour cette raison qu'en 1983, la XVIIe Conférence générale des poids et mesures a défini le mètre comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en un temps égal à 1/299 792 458 secondes.

Résumons-le

Ainsi, de tout ce qui précède, il résulte que la vitesse de la lumière dans le vide est une constante physique fondamentale qui apparaît dans de nombreuses théories fondamentales. Cette vitesse est absolue, c'est-à-dire qu'elle ne dépend pas du choix du système de référence, et est également égale à la vitesse maximale de transmission des informations. Non seulement les ondes électromagnétiques (la lumière), mais aussi toutes les particules sans masse se déplacent à cette vitesse. Y compris, vraisemblablement, le graviton, une particule d'ondes gravitationnelles. Entre autres choses, en raison d’effets relativistes, le temps de la lumière s’arrête littéralement.

De telles propriétés de la lumière, en particulier l'inapplicabilité du principe d'addition de vitesses, ne rentrent pas dans la tête. Cependant, de nombreuses expériences confirment les propriétés énumérées ci-dessus, et un certain nombre de théories fondamentales reposent précisément sur cette nature de la lumière.

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.

Donc d'ailleurs. La vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans un autre milieu peuvent différer considérablement. Par exemple, en Amérique (malheureusement, je ne me souviens plus dans quel laboratoire), ils ont réussi à ralentir la lumière presque jusqu'à son arrêt complet.

Mais la lumière ne peut pas développer de vitesse pendant plus de 1/299792458 secondes, parce que... la lumière est une onde électromagnétique ordinaire (la même que les rayons X ou la chaleur et les ondes radio), seules la longueur d'onde et la fréquence diffèrent, alors dans la vision moderne, c'est une onde dans un espace-temps stratifié, et lorsque nous quantifions cette onde, nous obtenons un photon (quantum de lumière). Il s’agit d’une particule sans masse, il n’y a donc pas de temps pour un photon. Cela signifie que pour un photon né il y a des milliards d’années (par rapport à l’observateur d’aujourd’hui), aucun temps ne s’est écoulé. D'après la formule E = MC2 (la masse est équivalente à l'énergie), la vitesse de la lumière peut être considérée comme un postulat, il s'avère que si l'on accélère une particule de masse non nulle (par exemple, un Électron) jusqu'à la vitesse de lumière, alors une quantité infinie d’énergie doit y être pompée, ce qui est physiquement impossible. Il s'ensuit que la vitesse d'un faton sans masse est de 1/299792458 secondes (la vitesse de la lumière), soit la vitesse maximale dans notre univers visible.

Vitesse de la lumière par définitionégal à 299 792 458 m/s.

La tendance moderne consiste à déterminer des normes d'unités physiques basées sur des constantes physiques fondamentales et des processus naturels hautement stables. Par conséquent, la grandeur physique principale est le temps (défini par la fréquence), car techniquement, la stabilité maximale (et donc la précision) est obtenue précisément dans l'étalon de fréquence. Par conséquent, ils tentent de réduire les autres unités de mesure à la fréquence et aux constantes fondamentales. Et par conséquent, le mètre, en tant qu’unité de dyne, a été défini par la fréquence, comme la valeur enregistrée la plus précise, et par une constante fondamentale – la vitesse de la lumière.

Remarque mineure : la définition d'un compteur et la norme d'un compteur sont deux choses différentes. Définition Un mètre est la distance parcourue par la lumière en 1/299 792 458 de seconde. UN référence un compteur est un dispositif technique dont la conception peut être basée sur d'autres éléments.

Pour une compréhension plus simple, la vitesse de la lumière peut être considérée comme 300 000 km par seconde. A titre de comparaison : la longueur de l'équateur terrestre est de 40 000 km, c'est-à-dire qu'en une seconde, la lumière peut faire le tour de la terre, même le long de l'équateur, plus de 7 fois. C'est une vitesse très énorme. Les gens ont atteint une vitesse maximale de seulement 2 à 3 fois la vitesse du son, soit environ 3 à 4 000 kilomètres par heure, soit environ 1 km par seconde. C'est à cela que se compare la vitesse de la lumière par rapport aux technologies existantes de l'humanité.

La vitesse la plus précise de la lumière dans le vide est de 299 792 458 m/s ou 1 079 252 848,8 kilomètres par heure. Sur la base d’un compteur de référence, elle a été réalisée en 1975.

Selon Wikipédia, la vitesse de la lumière est

299 792 458 m/s est la vitesse de la lumière dans le vide. Pour faciliter la résolution des problèmes, utilisez le chiffre 300 000 000 m/s. La vitesse de la lumière dans le vide est déterminée par la formule :

Si nous parlons de la vitesse de la lumière dans n'importe quel milieu, alors

La vitesse de la lumière dans l’air est presque égale à la vitesse de la lumière dans le vide.



Mais dans l’eau, c’est environ 25 % de moins que dans l’air.

Désormais, à notre époque, ayant un ordinateur et Internet à portée de main, ce n'est pas un problème de savoir quelle est la vitesse de la lumière, puisqu'il s'agit d'une information ouverte et cette valeur est la suivante :

299 792 458 mètres par seconde.

Après avoir appris de telles données, vous pouvez évidemment être un peu choqué, car il s'agit vraiment d'une vitesse énorme qui n'a pas encore d'égale, et il est peu probable qu'il soit possible de la surpasser.

Voici une autre planche intéressante avec des données intéressantes :





En 1975, la plus grande découverte a été faite, à savoir la mesure de la vitesse de la lumière, qui est :



Pour une compréhension plus claire, je vous propose de regarder le dessin.



La lumière du soleil met environ 8 minutes 19 secondes pour atteindre la Terre.

Dans la vidéo ci-dessous, nous avons essayé d'expliquer une quantité telle que la vitesse de la lumière dans un langage plus accessible afin d'imaginer à quelle vitesse elle est dans la compréhension humaine et inaccessible à la reproduction.

On estime actuellement que la vitesse de la lumière est de 299 792 458 mètres par seconde.

Mais si vous n'avez pas besoin de cette valeur avec une précision scientifique, par exemple dans les problèmes scolaires, il est d'usage d'arrondir cette valeur à 300 000 000 mètres par seconde, ou 300 000 kilomètres par seconde, comme on dit plus souvent.

Si auparavant le concept de vitesse de la lumière signifiait quelque chose au-delà des limites, des chasseurs hypersoniques sont déjà en construction, qui devraient entrer en service d'ici 2030.

La vitesse de la lumière est de 299 792 458 mètres par seconde, soit 1 079 252 848,8 kilomètres par heure, déterminée pour la première fois en 1676 par le Danois O. C. Rmer.

• • Quelle est la vitesse de la lumière dans le vide ?

  On croit que la vitesse de la lumière est(mesure la plus précise) 299 792 458 m/s = 299 792,458 km/s. Compte pour une unité Planck. Souvent, ces nombres sont arrondis (par exemple, dans les problèmes de physique scolaire) à 300 000 000 m/s = 300 000 km/s.

  Un article très intéressant (plus précisément, un chapitre d'un manuel de physique de 9e) racontant comment un scientifique danois O. Rmer a mesuré pour la première fois la vitesse approximative de la lumière en 1676. Et voici un autre article.

  • Quelle est la vitesse de propagation de la lumière dans divers milieux transparents ??

  La vitesse de la lumière dans divers milieux transparents est toujours inférieure à la vitesse de la lumière dans le vide, puisque pour obtenir la vitesse de la lumière dans tout milieu transparent, on divise la vitesse de la lumière dans le vide par l'indice de réfraction de ce milieu. L'indice de réfraction du vide est égal à l'unité.

  Pour obtenir v (la vitesse de la lumière dans un milieu particulier), vous devez diviser c (la vitesse de la lumière dans le vide) par n. Par conséquent, la propagation de la lumière dans tout milieu transparent est déterminée par la formule :

  • Quelle est la vitesse de la lumière dans l’air ?

  La vitesse de la lumière dans l'air est, nous avons déjà compris, la vitesse de la lumière dans le vide, que nous avons divisée par indice de réfraction de l'air, qui est noté n. Et ce même coefficient dépend de la longueur d’onde, de la pression et de la température. Autrement dit, pour n différent, la vitesse de la lumière dans l’air sera différente, mais nettement inférieure à la vitesse de la lumière dans le vide.

  • Quelle est la vitesse de la lumière dans le verre ?

  C'est toujours la même formule, comme vous l'avez compris, et n sera égal à 1,47 à 2,04. Si l'indice de réfraction du verre n'est pas précisé, une alternative consiste à prendre la valeur moyenne (n = 1,75).

  • Quelle est la vitesse de la lumière dans l’eau ?

  L'eau a un indice de réfraction(n) est égal à 1,33. Alors:

  v = c : n = 299 792 458 m/s : 1,33 225 407 863 m/s - la vitesse de la lumière dans l'eau.

  À tout ce qui précède, je voudrais ajouter que si vous voulez comprendre plus clairement quelle est la vitesse de la lumière, vous pouvez alors noter que la lumière de la Lune à la Terre parcourt une distance en 1,255 s et que la lumière du soleil parcourt une distance de 150 millions de km (!) en 8 min 19 sec.

  Non seulement la lumière se propage à la vitesse de la lumière, mais également d'autres types de rayonnements électromagnétiques (ondes radio (d'ultra-longues), infrarouges, ultraviolets, térahertz et rayons X, ainsi que rayonnement gamma).

  

La constante physique fondamentale - la vitesse de la lumière dans le vide est de 299 792 458 m/s, cette mesure de la vitesse de la lumière a été réalisée en 1975. À l’école, cette valeur s’écrit généralement 300 000 000 m/s et est utilisée pour résoudre des problèmes.

Même dans les temps anciens, ils ont essayé de déterminer cette valeur, mais de nombreux scientifiques pensaient que la vitesse de la lumière était constante. Et ce n'est qu'en 1676 que l'astronome danois Olaf Roemer fut le premier à mesurer la vitesse de la lumière et, selon ses calculs, elle était égale à 220 000 kilomètres par seconde.

La vitesse de la lumière est nulle !

Eh bien, commençons par le fait que la lumière dans tous ses spectres est invisible.

Nous ne voyons pas la lumière !

Nous ne voyons que les objets capables de réfléchir cette lumière.

Exemple : Nous regardons une étoile dans le ciel sombre (ce qui est important) et si soudainement, par exemple, un nuage apparaît entre notre œil et la direction vers l'étoile, alors il reflétera cette lumière invisible.

C'est le premier.

La lumière est une onde stationnaire.

La lumière ne va nulle part. La lumière est portée par un objet lumineux qui reflète cette lumière, par exemple un porteur de flambeau avec une torche, et nous la voyons comme un reflet de la torche, sur lequel se produisent des réactions.

Une torche n'est pas une source de lumière !

La torche reflète uniquement la lumière apparue sur la surface de la torche en raison d'une réaction chimique.

Il en va de même pour le filament.

Nous prenons une lampe de poche et en retirons le réflecteur, et dans une pièce sombre, une seule ampoule éclairera uniformément (ce qui est important), seulement un espace assez petit. Et peu importe le temps que nous passons à attendre, la lumière n’arrivera toujours pas ailleurs. La lumière restera au même endroit pour toujours, ou jusqu'à ce que le filament, en chauffant, soit capable de réfléchir la lumière (lueur) ! Mais si nous plaçons un réflecteur, nous verrons que la lumière était localisée dans un faisceau et pouvait pénétrer plus loin sans aucune augmentation de la puissance lumineuse ; si nous changeons de foyer, sans aucune augmentation de puissance, alors la lumière pénétrerait ; encore plus loin, mais est localisé encore plus dans un faisceau limité.

Mais même à une grande distance et même loin de la direction du faisceau, nous, étant dans l’obscurité totale, verrons toujours un point de lumière. Nous fermons les yeux et ne voyons rien ; nous les ouvrons et voyons immédiatement un point lumineux provenant d'une lampe de poche sur un fond sombre.

De quelle vitesse de la lumière peut-on parler ?

La lumière n'a pas de vitesse. La lumière est une onde stationnaire. Une onde lumineuse stationnaire a la capacité, alors que son volume reste inchangé, en raison de la puissance de la réaction chimique, de changer de configuration et une onde stationnaire ne peut être visible que lorsqu'elle éclaire des objets qui reflètent l'onde stationnaire, et nous la voyons comme un tache claire sur fond sombre et pas de plus.

Puisque vous n’avez pas précisé dans quels environnements vous vous intéressez à la vitesse de la lumière, vous devrez donner une réponse détaillée. Anasteisha Ana a parlé avec précision de la vitesse de la lumière dans le vide. Mais la vitesse de la lumière dans les différents milieux n’est pas constante et est forcément inférieure à celle du vide. De plus, dans un même milieu, la vitesse de la lumière de différentes longueurs d'onde est différente. Et cette propriété de la lumière est très largement utilisée, ou plutôt prise en compte en optique. En optique, la notion d'indice de réfraction d'un milieu optique a été introduite. Ce paramètre montre combien de fois la vitesse de la lumière d'une certaine longueur d'onde dans un milieu donné est inférieure à la vitesse de la lumière dans le vide. Par exemple, dans le verre optique LK8, la vitesse de propagation de la lumière rouge d'une longueur d'onde de 706,52 nanomètres est 1,46751 fois inférieure à celle dans le vide. Ceux. la vitesse de la lumière rouge dans le verre LK8 est d'environ 299 792 458/1,46751 = 204286484 m/s, et la vitesse de la lumière bleue avec une longueur d'onde de 479,99 nanomètres est de 203113916 m/s. Il existe des supports optiques dans lesquels la vitesse de la lumière est nettement inférieure. Dans les cristaux laser, pour certaines longueurs d'onde, l'indice de réfraction est proche de 2,8. Ainsi, la vitesse de la lumière dans ces cristaux est presque trois fois inférieure à la vitesse de la lumière dans le vide.

La lumière est l'un des concepts clés de la physique optique. La lumière est un rayonnement électromagnétique accessible à l’œil humain.

Pendant de nombreuses décennies, les meilleurs esprits se sont penchés sur le problème de la détermination de la vitesse de déplacement de la lumière et de sa valeur, ainsi que sur tous les calculs qui l'accompagnent. En 1676, une révolution se produit parmi les physiciens. Un astronome danois nommé Ole Roemer a réfuté l’affirmation selon laquelle la lumière voyage à travers l’univers à une vitesse illimitée.

En 1676, Ole Roemer détermina que la vitesse de la lumière dans le vide est 299792458 m/s.

Pour plus de commodité, ce chiffre a commencé à être arrondi. La valeur nominale de 300 000 m/s est encore utilisée aujourd'hui.

Dans des conditions normales pour nous, cette règle s'applique à tous les objets sans exception, y compris les rayons X, la lumière et les ondes gravitationnelles du spectre tangible à nos yeux.

Les physiciens modernes étudiant l'optique ont prouvé que la vitesse de la lumière présente plusieurs caractéristiques :

• constance;
• inaccessible;
• membre.

Vitesse de la lumière dans différents médias

Il faut rappeler que la constante physique dépend directement de son environnement, notamment de l'indice de réfraction. À cet égard, la valeur exacte peut changer car elle est déterminée par les fréquences.

La formule pour calculer la vitesse de la lumière s’écrit s = 3 * 10 ^ 8 m/s.

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La vitesse de la lumière dans l’eau diffère de la même vitesse dans le vide. Pour connaître sa valeur, vous devez diviser le nombre 299 792 458 par 1,33. Le résultat sera un nombre 225407km/s- c'est la vitesse de propagation de la lumière dans l'eau.

La vitesse de la lumière dans l'air en km est 1 079 252 848,8 (ou 299 700 km/sec). Pour le trouver, il faut diviser la vitesse de la lumière dans le vide par l'indice de réfraction de l'air. La réponse peut être affichée en kilomètres par heure ou en mètres par seconde.

La vitesse de la lumière est-elle la vitesse maximale possible ?

De nombreux écoliers et étudiants se demandent : quelle vitesse est supérieure à la vitesse de la lumière ? Existe-t-il une telle chose ? La réponse est claire : non !

La vitesse de propagation de la lumière dans le vide est considérée comme une valeur inaccessible. Les scientifiques ne sont pas parvenus à un consensus sur ce qui peut arriver aux atomes qui atteignent cette limite.

Entre autres choses, les chercheurs ont découvert qu’une particule ayant une masse peut approcher la vitesse d’un faisceau lumineux. Mais elle ne peut pas le rattraper, encore moins le dépasser. La vitesse maximale de la lumière reste inchangée pour l’instant.

L'estimation numérique la plus proche a été obtenue dans l'étude des rayons cosmiques. Ils ont été accélérés dans des accélérateurs de particules spécialement équipés, en tenant compte de la longueur d'onde.

Pourquoi ce numéro est-il si important ? Le fait est que le vide enveloppe tout l’espace. Connaissant le comportement de la lumière dans le vide, nous pouvons imaginer quelle est la vitesse maximale de déplacement dans notre Univers.

Pourquoi est-il impossible de voyager plus vite que la lumière ?

Alors pourquoi la constante CPC ne peut-elle pas être surmontée dans des conditions normales ? Sur la base de cette théorie, nous pouvons affirmer avec certitude que dans une situation d'excès, la loi fondamentale de la construction du monde sera violée, plus précisément la loi de la causalité. Selon cette loi, l’effet ne peut pas devancer sa cause.

Considérons ce paradoxe à l'aide d'un exemple précis : il ne peut pas arriver qu'un cerf tombe d'abord mort, et alors seulement le chasseur tire, le tuant. Ainsi, lorsque le SRS augmente, les actions qui se déroulent devraient commencer dans l'ordre inverse. En conséquence, le temps doit reculer, ce qui contredit toutes les lois établies de la physique.

Einstein et le vide : résultats finaux des calculs

Actuellement, la plupart des habitants de la planète savent que la valeur maximale autorisée pour le mouvement d'objets matériels et de divers signaux est la vitesse de la lumière dans le vide. Qui a été le premier à y penser ?

L'idée selon laquelle il est impossible de dépasser la vitesse de la lumière a été exprimée par le grand physicien Albert Einstein. Il formalise ses observations et les appelle la théorie de la relativité.

La plus grande théorie d’Einstein reste inébranlable. Cela le restera jusqu'à ce qu'une preuve réelle soit présentée qu'il est possible de transmettre un signal à une vitesse dépassant le SPC dans le vide. Ce moment ne viendra peut-être jamais.

Cependant, plusieurs études ont déjà été menées, laissant présager un désaccord avec certains points de la théorie la plus célèbre d'Einstein. Mesurer les vitesses supraluminiques est déjà possible dans des conditions données. Il est à noter que la théorie de la relativité n’est pas complètement violée.