A fénysebesség meghatározására emlékezik ma a Google

2016. december 7. szerda

A fénysebesség meghatározására emlékezik ma a Google (Doodle) 🙂 Azt, hogy a fény terjed, azaz a fényforrásból kiindulva ténylegesen halad a térben, csak feltételezzük. Sokáig azt is hitték, hogy a fény terjedéséhez nincs szükség időre.

https://youtu.be/SIRMDkTbP98

Azt, hogy a fény terjed, azaz a fényforrásból kiindulva ténylegesen halad a térben, csak feltételezzük. Tapasztalataink nem támasztják alá. Ha felkapcsoljuk a villanyt, azonnal látja mindenki, akármilyen messze is van a fényforrástól, amennyiben nincs akadály a fényforrás és közte. Sokáig azt is hitték, hogy a fény terjedéséhez nincs szükség időre.
Hogy a fény, pontosabban egy fényjel véges sebességgel terjed, először Olaf Römer dán csillagász mutatta ki 1675-ben, csillagászati úton.
Később a fénysebesség mérésére más módszereket is kidolgoztak (Fizeau, Foucault, Michelson).

A fény terjedési sebessége légüres térben:

Römer a jupiterhold segítségével meghatározta meg a fény terjedési sebességét Römer a Jupiter legbelső holdjának keringési idejében észlelt – periodikusan ismétlődő – változásokat. A keringési időt az egyik jupiterholdnak a Jupiter árnyékkúpjába történő két egymást követő belépése között eltelt idő mérésével határozta meg.

Amikor a Föld az ABC pályaszakaszon haladt, a keringési idő a mérések szerint hosszabb, a CDA pályaszakaszon pedig rövidebb volt. Ezt az eltolódást Römer – Galilei sejtése alapján – a fény véges terjedési sebességének tulajdonította.

A jupiterhold valóságos keringési idejét (42 óra 28,6 perc) a Földről csak akkor lehet észlelni, ha a Föld, a Nap és a Jupiter egy vonalban vannak (A, vagy C helyzet), mert ilyenkor a Föld és a Jupiter egymástól mért távolsága egy keringési idő alatt állandónak tekinthető. Ha azonban a Föld a Jupitertől távolodik, a jupiterholdnak az árnyékkúpban való két egymást követő eltűnése között eltelt időt a Földről a valóságos keringési időnél azért találjuk hosszabbnak, mert ez alatt az idő alatt a Föld távolodik, és a másodszori eltűnés pillanatában kibocsátott fénynek már hosszabb utat kell megtennie a megfigyelőhöz. (Hasonlóan ha a Föld a Jupiterhez közeledik, akkor a másodszori eltűnés pillanatában kibocsátott fénynek rövidebb utat kell megtennie.)

Ha a jupiterhold eltűnése pillanatában a róla induló fényt időjelzésnek tekintjük, az egymást követő eltűnések egyenlő időközöket jeleznek. A földi megfigyelő számára ez az „óra” az ABC szakaszon „késik”. Ezek a „késések” az ABCszakaszon fél év alatt összegződnek, és együttesen 1000 másodpercet tesznek ki. A „késések” oka az, hogy végeredményben a fény a C pontig a Földpálya átmérőjével, kereken 300 000 000 km-rel több utat tesz meg, mint az A pontig. (A Jupiter keringési ideje a Nap körül 12 év, helyzete fél év alatt lényegesen nem változik.) A kerekített adatok alapján a fény terjedési sebességére a következő adódik:

(Römer az akkori adatokból 30%-kal kisebb értéket kapott.)

(Forrás: http://tudasbazis.sulinet.hu/)

___________________________

Mint ahogy a fény megismerésének történetéből is jól nyomon követhető, kutatásaik során a tudósok nagyon sokáig elsődlegesen eldöntendő kérdésnek tartották, hogy a fény részecske vagy hullám.
Ma azt mondhatnánk, hogy egyik sem, illetve mindkettő. A fény önmagában semmihez nem hasonlítható (kivéve persze az elektromágneses színkép többi tagját), teljesen egyedi, megfoghatatlan dolog. Emberi megismerésünk természetéből adódóan azonban az ilyen közvetlenül megfigyelhetetlen dolgokat kénytelenek vagyunk valami általunk már ismert dologhoz hasonlítani, vagyis modellezni.