2. Вычисление скорости света

2. Вычисление скорости света

Впервые идея о способе измерения скорости света была высказана Г. Галилеем в 1607 г. в следующем виде. Два наблюдателя с фонарями находятся на известном друг от друга расстоянии в прямой видимости. Первый из них открывает свой фонарь и, отмечая этот момент времени, направляет свет в сторону второго. Увидев свет, второй наблюдатель открывает свой фонарь в сторону первого. Отмечая время прихода света от второго фонаря, первый наблюдатель определяет скорость света, которая равна двойному расстоянию между наблюдателями, деленному на интервал времени между моментом открывания первого фонаря и моментом прихода света от второго фонаря. Конечно, учитывая огромную скорость света, такое исполнение опыта не позволяет получить искомую величину.

Один из героев книги Г. Галилея «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению» Сальвиати, по тексту выразитель взглядов самого Галилея, в беседе говорит: «Мне удалось произвести его лишь на малом расстоянии, — менее одной мили, — почему я и не мог убедиться, действительно ли появление противоположного света совершенно внезапно. Но если оно происходит и не внезапно, то, во всяком случае, с чрезвычайной быстротой, почти мгновенно».

Последнее указывает на то, что сам Галилей, наиболее вероятно, проводил эти опыты.

Впоследствии, в условиях более совершенной техники эксперимента, описанным методом было проведено несколько измерений скорости света. В частности, в 1849 г. А. Физо выполнил эксперимент по следующей схеме.

Рис. 1

Свет от источника И на рис. 1 полупрозрачным зеркалом З₁ направляется на модулятор М, зубчатое колесо, и далее на зеркало 3, отразившись от которого, идет к наблюдателю Н. При неподвижном колесе свет от источника, пройдя в одном из промежутков между зубцами колеса, виден наблюдателю. Вращая колесо с некоторой частотой ?, наблюдатель перестает видеть свет и наблюдает его только при большей частоте ?₁. Очевидно, вначале за время, пока свет идет от колеса и обратно, на месте первого просвета появляется зубец, и поэтому свет не виден. При увеличении частоты вращения колеса на месте первого просвета появляется соседний с ним второй просвет и свет становится виден. При дальнейшем увеличении скорости вращения колеса свет опять исчезает, затем появляется через два зубца в третьем, четвертом просвете и т. д. Для простоты рассмотрения остановимся на втором просвете.

Т — интервал времени перемещения второго просвета на место первого является временем, в течение которого свет проходит расстояние L. Скорость находится делением расстояния L на время Т.

А. Физо нашел с = 315 000 км/с.

В проведенном измерении определена только величина скорости света. В последующем эксперименты подтверждали, что скорость света относительно источника равна приблизительно 3·10⁸ м/с, и, в некоторых пределах, связанных с точностью измерений, примерно одна и та же.