A velocidade da luz no vácuo ... e não apenas

O homem sempre se interessou pela natureza da luz, sobre a qualtestemunho mitos, lendas, argumentos filosóficos e observações científicas que vieram até nós. A luz sempre foi uma ocasião para discussões de filósofos antigos e as tentativas de estudo foram feitas mesmo na época da geometria euclidiana - 300 anos aC. Mesmo assim, sabia-se sobre a diretiva da propagação da luz, a igualdade dos ângulos de incidência e reflexão, o fenômeno da refração da luz e os motivos da ocorrência do arco-íris. Aristóteles acreditava que a velocidade da luz é infinitamente grande e, portanto, argumentando logicamente, e a medição da velocidade da luz não está sujeita a discussão. Um caso típico é quando o problema é mais profundo que a era da compreensão da resposta.

Cerca de 900 anos atrás, Avicena sugeriu queNão importa quão grande a velocidade da luz, afinal, tem um valor finito. Esta opinião não era apenas ele, mas ninguém poderia provar isso experimentalmente. O engenhoso Galileo Galilei propôs um experimento de compreensão mecanicista do problema: duas pessoas, a vários quilômetros de distância, sinalizam a abertura da aba da lanterna. Assim que o segundo participante vê a luz da primeira lanterna, ele abre seu amortecedor e o primeiro participante conserta o momento de receber o sinal de luz recíproco. Então a distância aumenta e tudo se repete. Esperava-se corrigir o aumento do atraso e, nessa base, calcular a velocidade da luz. O experimento terminou em nada, porque "tudo não foi de repente, mas extremamente rápido".

O primeiro a medir a velocidade da luz no vácuo em 1676o astrônomo de ano Ole Remer - aproveitou a descoberta de Galileo: descobriu em 1609, quatro satélites de Júpiter, que durante seis meses a diferença de tempo entre os dois eclipses do satélite era de 1.320 segundos. Usando a informação astronômica de seu tempo, a Remer recebeu uma velocidade de luz de 222 mil km por segundo. Foi incrível que o método de medição em si seja incrivelmente preciso - o uso de dados agora conhecidos sobre o diâmetro das órbitas da Terra, Jupiter e o tempo de atraso do obscucionamento do satélite dá a velocidade da luz no vácuo, ao nível dos valores modernos obtidos por outros métodos.

Em primeiro lugar, os experimentos de Remer eram apenas umreivindicação - era necessário realizar medições por meios terrestres. Passaram-se quase 200 anos, e Louis Fizeau construiu uma configuração espirituosa em que um raio de luz refletiu de um espelho a uma distância de mais de 8 km e voltou. A sutileza era que ele passava pela estrada de um lado para o outro através das cavidades da roda dentada, e se a velocidade da roda aumentasse, então chegaria o momento em que a luz não seria mais visível. O resto é uma questão de técnica. O resultado da medição é de 312 mil km por segundo. Agora vemos que Fizeau estava ainda mais próximo da verdade.

O próximo passo na medição da velocidade da luz feitaFoucault, que substituiu a roda dentada por um espelho plano. Isso permitiu reduzir as dimensões da instalação e aumentar a precisão da medição para 288.000 km por segundo. Não menos importante foi a experiência de Foucault, na qual determinou a velocidade da luz no meio. Para este efeito, um tubo com água foi colocado entre os espelhos da instalação. Nesta experiência, a velocidade da luz diminuiu quando se propagou no meio, dependendo do índice de refração.

Na segunda metade do século XIX, era horaMichelson, que dedicou 40 anos de sua vida às medidas no campo da luz. A coroa de seu trabalho foi a instalação, na qual ele mediu a velocidade da luz no vácuo usando um tubo de metal evacuado com mais de uma milha de comprimento. Outra conquista fundamental de Michelson foi a prova do fato de que, para qualquer comprimento de onda, a velocidade da luz no vácuo é a mesma e, como padrão moderno, é 299792458 +/- 1,2 m / s. Essas medidas foram feitas com base em valores refinados do medidor de referência, cuja definição foi aprovada desde 1983 como padrão internacional.

O sábio Aristóteles estava errado, mas levou quase 2000 anos para provar isso.