Брзина на светлината: Разлика помеѓу преработките
[проверена преработка] | [проверена преработка] |
Избришана содржина Додадена содржина
с Правописна исправка, replaced: Сончевиот систем → Сончевиот Систем (2) using AWB |
поправка на правопис |
||
Ред 31:
| label18 = од [[Проксима Кентаур|најблиската ѕвезда]] до Сонцето (1,3 [[парсек|пс]])
| data18 = 4,2 г.
| label20 = од најблиската
| data20 = 25 000 г.
| label21 = низ [[Млечен Пат|Млечниот Пат]]
Ред 42:
'''Брзина на светлината''' — обично се бележи со латинично '''c'''<ref>
{{cite web|url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/c.html|title=„Зошто ''c'' е ознака за брзината на светлината?“|last=Гибс|first=П.|date=|year=2004|work=„Usenet Physics FAQ“|publisher=Универзитет на Калифорнија „Риверсајд“|origyear=1997|archiveurl=http://www.webcitation.org/5lLMPPN4L|archivedate=17 април 2009|dead-url=|accessdate=20 април 2011}}</ref> ([[латински јазик|лат.]] ''celeritas'' - брзина), претставува физичка [[константа]] важна во голем број области од [[физика]]та. Нејзината вредност (во [[вакуум]]) изнесува точно ''299 792 458 м/секунда'' (≈{{val|3.00|e=8|u=m/s}}), односно 1 079 252 848,8 км/час. Според [[Специјална теорија за релативноста|специјалната теорија на релативноста]] тоа е максималната [[брзина]] со која сета [[енергија]]та, [[материја]]та и сите [[физичка информација|информации]] можат да патуваат во [[вселена|универзумот]], а која може да се постигне единствено во [[вакуум]] . Затоа често се обележува и со '''c<sub>0</sub>'''. Во други средини ([[течност]]и, [[гас]]ови...) брзината на светлината е различна и секогаш помала отколку во
Со брзината на светлината во вакуум се движат [[безмасени честички|честичките кои немаат маса]] и [[електромагнетно зрачење|електромагнетното зрачење]] ([[светлина]]та и [[гравитациони бранови|гравитационите бранови]] и се одвиваат промените во [[поле (физика)|полињата]]. Тие ја задржуваат {{math|''c''}} без разлика на движењето на нивниот извор или на [[инерцијален појдовен систем|инерцијалниот појдовен систем]] на набљудувачот. Во [[теорија за релативноста|теоријата на релативноста]] {{math|''c''}} ги соединува [[време-простор|просторот и времето]] и се појавува во познатата Ајнштајнова равенка за [[еднаквост на масата и енергијата]] {{math|1=''E'' = ''mc''<sup>2</sup>}}.<ref name=LeClerq>{{Cite book| last=Узан |first=Ж.-Ф. |last2=Леклерк |first2=B | year=2008 | title=„Природните закони на универзумот: Разбирање на фундаменталните константи“ | url=http://books.google.com/?id=dSAWX8TNpScC&pg=PA43 | pages=43–4 | publisher=„Springer“ | isbn=0-387-73454-6 }}</ref>
Ред 60:
Првиот научник кој покажал дека светлината патува со определена, конечна брзина е [[Оле Ремер]]. Тоа го објавил во 1676 година по набљудувањето на движењето на [[Ија (месечина)|Ија]] (една од месечините на [[Јупитер]]). Во 1865 година [[Џејмс Кларк Максвел]] претпоставил дека светлината е [[електромагнетно зрачење|електромагнетен бран]] и затоа патува со брзината {{math|''c''}} спомената во неговата теорија на електромагнетизмот.<ref>{{cite web|title=„Како е измерена брзината на светлината?“|url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/measure_c.html}}</ref> Во 1905 година [[Алберт Ајнштајн]] претпоставил дека брзината на светлината не зависи од движењето на светлинскиот извор во ниеден инерцијален појдовен систем,<ref name="stachel">{{cite book |title=„Ајнштајн од „B“ до „Z““ – Том 9 од Ајнштајовите студии|first1=Џ.Џ. |last1=Стачел |publisher=„Springer“ |year=2002 |isbn=0-8176-4143-2 |page=226 |url=http://books.google.com/books?id=OAsQ_hFjhrAC&pg=PA226}}</ref> а последиците од ваквата поставка ги истражил изведувајќи ја [[специјална теорија за релативноста|специјалната теорија на релативноста]] и покажувајќи дека параметарот {{math|''c''}} не е важен само за светлината и електромагнетизмот.
По векови
{{TOC limit}}
==Бројна вредност, обележување и мерни единици==
Брзината на светлината во вакуум се бележи со малата латинична буква ''c'' (од латинското „{{lang|la|''[[:wikt:celeritas|celeritas]]''}}“ што значи „брзина“. [[Џејмс Кларк Максвел|Максвел]] го користел и симболот ''V'' како алтернатива на c, во 1865 година. Во 1856 година [[Вилхелм Едуард Вебер]] и [[Рудолф Колрауш]] го
{{cite web|url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/c.html|title=„Зошто ''c'' е ознака за брзината на светлината?“|last=Гибс|first=П.|date=|year=2004|work=„Usenet Physics FAQ“|publisher=Универзитет на Калифорнија „Риверсајд“|origyear=1997|archiveurl=http://www.webcitation.org/5lLMPPN4L|archivedate=17 ноември 2009|dead-url=|accessdate=16 ноември 2009}}
„Употребата на буквата „c“ како ознака за брзината на светлината водат потекло еден труд на Вебер и Колрауш од 1856 година [...] Вебер имал намера c да означува „константа“ во неговиот закон за силата, но има докази дека физичарите како Лоренц и Ајнштајн се навикнале на конвенцијата c да се користи како променлива за брзина. Ваквата употреба има корени дури и во класични текстови на латински јазик каде c стои наместо '„celeritas“' што значи 'брзина'.“
Ред 77:
|bibcode = 2006AmJPh..74..995M }}</ref>
Понекогаш ''c'' се употребува за означување на брзината на брановите во ''
*{{Cite book
|last=Лиде |first=Д.Р.
|year=2004
|title=„CRC прирачник по
|url=http://books.google.com/?id=WDll8hA006AC&pg=PT76&dq=speed+of+light+%22c0+OR+%22
|pages=2–9
Ред 98:
|last=Витакер |first=Џ.С.
|year=2005
|title=„Прирачник по
|url=http://books.google.com/?id=FdSQSAC3_EwC&pg=PA235&dq=speed+of+light+c0+handbook
|page=235
Ред 126:
|publisher=„Батервуд-Хајнеман“
|isbn=0-7506-7123-8
|quote=„... ако брзината на светлината е
}}</ref><ref name="Fundamental Physical Constants">
{{cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?c|title=„Вредност од „Комитетот за податоци за
{{Cite book
|last=Џесперсен |first=Џ. |last2=Фиц-Рендолф |first2=Џ. |last3=Роб |first3=Џ.
Ред 149:
|archivedate=14 ноември 2009
}}</ref>|group="Забелешка"}}
Во физичките гранки (како релативноста) каде често се појавува ''c'' се
{{Cite book
|last=Лаури |first=И.Д.
Ред 176:
{{Главна статија|Специјална теорија за релативноста|Еднонасочна брзина на светлината}}
Брзината со која светлинските бранови се шират во вакуум е
{{cite journal|last=Ајнштајн|first=А.|year=1905|title=„Zur Elektrodynamik bewegter Körper“ („За електродинамиката на подвижните тела“)|journal=„Annalen der Physik“|language=германски|volume=17|pages=890–921|bibcode=1905AnP...322..891E|doi=10.1002/andp.19053221004}} Англиски превод: {{cite web|url=http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/|title=„On the Electrodynamics of Moving Bodies“|last=Перет|first=В.|last2=Џефери|first2=Г.Б. (прев.)|date=|work=Fourmilab|archive-url=|archive-date=|dead-url=|accessdate=27 ноември 2009|last3=Вокер|first3=Џ.(уред.)}}</ref> Оттогаш бројните експерименти постојано го потврдуваат ова откритие. Експериментално може да се потврди дека само двонасочната брзина на светлината (на пример од светлински извор до огледало и назад) е зависна од
{{Cite book
|last=Хсу |first=Ж.-П. |last2=Жанг |first2=Ј.З.
Ред 215:
|isbn=81-203-1963-X
|pages=20 ''ff''
}}</ref> Една од последиците е што ''c'' мора да биде брзината со која сите [[безмасена
[[File:Lorentz factor.svg|thumb|left|upright|Лоренцовиот фактор γ започнува од 1 when (v е еднаква на нула и останува речиси постојана при мали брзини) а потоа остро се закривува нагоре добивајќи вертикална асимптота и оди до позитивна бескрајност како што брзината е поблиска до c. |Лоренцовиот фактор ''γ'' како
Специјалната релативност има многу контрадикторни и експериментално потврдени импликации.<ref>
{{cite web|url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/experiments.html|title=„Кои се експерименталните основи на специјалната релативност?“|last=Робертс|first=Т.|last2=Шлајф|first2=С.|date=|year=2007|work=„Usenet Physics FAQ“|publisher=Универзитет на Калифорнија „Риверсајд“|archive-url=|archive-date=|dead-url=|accessdate=27 ноември 2009|last3=Длукож|first3=Џ.М. |display-authors=et al.}}</ref> Меѓу нив се вбројуваат [[Еднаквост на масата и енергијата|еднаквоста на масата и енергијата]] {{nowrap|(''E'' {{=}} ''mc''<sup>2</sup>)}}, [[контракција на должината|контракцијата на должината]] (предметите кои се во движење се скусуваат),{{#tag:ref|Освен што ''е измерено'' дека објектите во движење се пократки по во правецот на релативно движење, тие ''се гледаат'' и како ротирачки тела. Ефектот, [[Терелово вртење]], се должи на различното време кое ѝ е потребно на светлината за да пристигне до набљудувачот од различните делови на објектот.<ref>
Ред 247:
|publisher=„Addison-Wesley“
|isbn=981-02-2749-3
}}</ref> Лоренцовата инваријантност е речиси универзална претпоставка на современите теории - [[квантна електродинамика]], [[квантна хромодинамика]], [[Стандарден модел|стандардниот модел]] на [[честична физика|честичната физика]] и [[општа теорија за релативноста|општата теорија за релативноста]]. Така, параметарот ''c'' е сеприсутен во
{{Cite book
|last=Хартл |first=Џ.Б.
Ред 263:
|chapter=„Ширење на светлината низ гравитационото поле на бинарните системи до квадратен ред на Њутновата гравитациона константа: Трета глава: „За контроверзијата на брзината на гравитацијата““
|url=http://books.google.com/?id=QYnfdXOI8-QC&pg=PA111
|title=„Ласери, часовници и
|isbn=3-540-34376-8
|year=2008
Ред 286:
|class=astro-ph
|eprint=astro-ph/0401631
}}</ref>
{{cite journal|last=Узан|first=Ж.-Ф.|date=|year=2003|title=„Фундаменталните константи и нивната променливост: набљудувачки статус и теоретски мотивации“|url=|journal=„Reviews of Modern Physics“|volume=75|issue=2|page=403|pages=|bibcode=2003RvMP...75..403U|doi=10.1103/RevModPhys.75.403}}</ref><ref name=Camelia>
{{cite journal
Ред 303:
}}</ref>
Уште една општа претпоставка е дека брзината на светлината е [[изотропија|изотропна]] – нејзината вредност е еднаква без разлика на насоката на мерење. Можната двонасочна анизотропија има добиено строги гранични вредности како резултат на набљудувањата на емисија од нуклеарните [[енергетско ниво|енергетски нивоа]], како
|last1=Херман |first1=З. |last2=Зенгер |first2=А. |last3=Меле |first3=К. |last4=Нагел |first4=М. |last5=Ковалчук |first5=Е.В. |last6=Питерс |first6=А. |display-authors=1
|title=„Тестирање на Лоренцовата инваријантност на 10<sup>−17</sup> ниво преку експеримент со ротирачки оптички резонатор“
Ред 318:
===Горна граница на брзините===
Според специјалната теорија за релативноста енергијата на предмет со [[маса на мирување]] ''m'' и брзина ''v'' изнесува {{nowrap|''γmc''<sup>2</sup>}}, каде ''γ'' е Лоренцовиот фактор (дефиниран погоре). При ''v=0'', ''γ=1'', па оттука произлегува познатата формула за [[еднаквост на масата и енергијата]]: {{nowrap|''E'' {{=}} ''mc''<sup>2</sup>}}. Факторот ''γ'' се стреми кон бесконечност како што ''v'' се приближува до ''c'', значи за забрзување на објект со маса до брзината на светлината потребна е бесконечно голема енергија. Брзината на светлината е, всушност, горната граница за брзината која може да ја достигне
{{cite web|url=http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/SpecRelNotes.pdf|title=„Белешки за специјалната релативност“|last=Фаулер|first=М.|date=март 2008|work=|publisher=Универзитет на Виџинија|page=56|archive-url=|archive-date=|dead-url=|accessdate=7 мај 2010}}</ref>
Ред 352:
==Набљудување на натсветлински брзини и експерименти==
Постојат околности кога се чини дека материјата, енергијата или информациите патуваат побрзо од светлината, но не е така. Во делот подолу, за [[#во материјална средина|движењето на светлината во материјални средини]], се вели дека многу бранови брзини можат да ја надминат ''c'' - [[фазна брзина|фазната брзина]] на [[рендгенски зраци|X-зраците]] низ стакло често минува со брзина
{{Cite book
|last=Хехт |first=Е.
Ред 377:
Стапката на менување на оддалеченоста меѓу два предмета кои се движат во однос на даден појдовен систем (нивната брзина на приближување) може да биде поголема од ''c'', но таа не претставува брзина на еден објект измерена во еден инерцијален систем.<ref name="Gibbs" />
Одредени квантни ефекти изгледаат како да се предаваат моментално, што значи и побрзо од ''c'', како во [[Парадокс на Ајнштајн-Подолски-Розен|парадоксот на Ајнштајн-Подолски-Розен]]. Овој мисловен експеримент ги опфаќа [[квантна состојба|квантните состојби]] на две честички кои можат да се [[квантна заплетканост|вплеткаат]].
{{Cite book
|last=Сакураи |first=Џ.Џ.
Ред 406:
|publisher=„Wiley Interscience“
|isbn=0-470-10885-1
}}</ref> Тоа може да предизвика честичката да ја премине
{{cite journal
|last=Вин |first=К.
Ред 423:
|last=Рис |first=М.
|year=1966
|title=„Појавата на
|journal=„Nature“
|volume=211
Ред 453:
}}</ref> Во современата [[квантна физика]] електромагнетното поле го опишува теоријата на [[квантна електродинамика]], според која светлината е определена од квантите на електромагнетното поле - фотоните. Во оваа теорија фотоните се [[безмасена честичка|безмасени честички]], поради што и можат да патуваат со ''c'' во вакуум, според специјалната теорија за релативноста.
Се разгледуваат и проширувања квантната
{{cite web|url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/speed_of_light.html|title=„Дали брзината на светлината е постојана?“|last=Гибс|first=П.|date=|year=1997|editor-last=Карлип|editor-first=С.|work=„Usenet Physics FAQ“|publisher=Универзитет на Калифорнија „Риверсајд“|origyear=1996|archiveurl=http://www.webcitation.org/5lLQD61qh|archivedate=17 ноември 2009|dead-url=|accessdate=26 ноември 2009}}</ref> При ригорозни тестирања не е забележано никакво варирање на брзината на светлината со фреквенцијата,<ref name=Schaefer>
{{cite journal
Ред 514:
===Во материјална средина===
{{Главна статија|Показател на прекршување}}
Светлината не се движи со брзина еднаква на ''c'' во материјална средина. Различните видови светлина патуваат со различни брзини.
[[File:frontgroupphase.gif|thumb|left|Сината точка се движи со фазна брзина (брзината на бранување), зелената со групна брзина (брзината на [[анвелопа]]та), а црвената со брзината на предниот дел на импулсот (челна брзина)|alt=Модулиран бран се движи од лево надесно. Има три положби обележани со точки: сина кај носечкиот јазол, зелена кај максимумот и црвена на челото на бранот.]]
Ред 528:
{{cite web|url=http://refractiveindex.info/?group=CRYSTALS&material=C|title=„Показател на прекршување на C [Кристали итн.]“|last=|first=|date=|work=refractiveindex.info|publisher=Микаил Полијански|archive-url=|archive-date=|dead-url=|accessdate=14 март 2010}}</ref> имаат поголеми индекси на прекршување на видливата светлина (1,3, 1,5 и 2,4). Во материјалите како Бозе-Ајнштајновите кондензати, при апсолутна нула, ефективната брзина на светлината е само неколку метри во секунда. Меѓутоа ова е пример за апсорпцијата и доцнењето на преносот, како и сите други брзини помали од ''c'' во материјалните средини. Ектремна ситуација на „забавување“ на светлината во материја е постигната од два независни тима физичари кои тврделе дека „целосно ја запреле“ светлината емитувајќи ја низ Бозе-Ајнштајнов кондензат на [[рубидиум]]. Едната екипа го постигнала тоа на „[[Харвард]]“ и Институтот за наука „Роуланд“ во Кембриџ (Масачусетс), а другата во Центарот за астрофизика „Харвард-Смитсонијан“, исто така во Кембриџ. Ваквото „стопирање“ на светлината, всушност, се однесува на складирање на светлината во возбудените состојби на атомите, а потоа нејзино задоцнето ослободување поттикнато со втор ласерски импулс. Во периодот кога „застанала“, светлината престанала да биде светлина. Ваквиот однос е микроскопски точен за сите проѕирни материјални средини кои ја „забавуваат“ брзина на светлината.<ref>{{cite web|url=http://www.news.harvard.edu/gazette/2001/01.24/01-stoplight.html|title=„Харвард гласник: Истражувачите сега можат да ја сопрат, реемитуваат светлината“|author=„Harvard News Office“|first=|date=24 јануари 2001|work=|publisher=News.harvard.edu|archive-url=|archive-date=|dead-url=|accessdate=8 ноември 2011}}</ref>
Во провидните материјали, показателот на прекршување е главно поголем од 1, па фазната брзина е помала од ''c''. Во другите материјали, за определени фреквенции може да биде и помал од 1, па дури и негативен во необичните (егзотични)
|title=„Брза светлина, бавна светлина и леворака светлина“
|last=Милони |first=П.В.
Ред 598:
===Мали сразмери===
Брзината на светлината наметнува граница за брзината на праќање податоци, меѓу [[централна обработувачка единица|процесор]]ите на [[суперсметач]]ите. Ако процесорот работи при 1 [[Херц|
|last=Пархами |first=Б.
|year=1999
Ред 627:
| publisher = „Krieger Publishing Company“
| isbn = 0-89464-595-1
}}</ref> Освен тоа, во глобалната комуникација сигналите ретко се движат по прави линии и без доцнење (поради минување на сигналот низа електричен прекинувач или сигнален регенератор).<ref>{{cite web|url=http://royal.pingdom.com/2007/06/01/theoretical-vs-real-world-speed-limit-of-ping/|title=„Теоретското спроти реалното
===Вселенски летови и астрономија===
[[File:Speed of light from Earth to Moon.gif|thumb|right|alt=Пречникот на Месечината е околу една четвртина од оној на Земјата, а нивната меѓусебна оддалеченост е триесетпати поголема од него. Светлински зрак испратен од Земјата стига на Месечината за приближно време од 1,25 секунди.|Прикажан е зрак светлина кој патува меѓу Земјата и Месечината за време потребно еден светлински
Комуникацијата меѓу Земјата и вселенските летала не е моментална. Постои кратко задоцнување од изворот до примачот кое станува
НАСА мора да чека неколку часа за да ги добие информациите од сонда која орбитира околу Јупитер. Ако на истата ѝ е потребна навигациона корекција, постои ризик информациите за исправка на истата да пристигнат предоцна.
Ред 641:
|publisher=Научен институт за вселенски телескопи
}}</ref><ref>
{{cite web|url=http://www.nasa.gov/pdf/283957main_Hubble_Deep_Field_Lithograph.pdf|title=„Литографија „Хаблово ултрадлабоко поле““|last=|first=|date=|work=|publisher=[[НАСА]]|format=PDF|archive-url=|archive-date=|dead-url=|accessdate=4 февруари 2010}}</ref> Фотографиите ги отсликуваат гралаксиите какви што биле пред 13 милијарди години, кога универзумот постоел
Астрономските растојанија често се изразуваат во [[светлосна година|светлосни години]], особено во публикациите и медиумите.<ref>{{cite web|url=http://www.iau.org/public/measuring/|title=„МАУ и астрономските единици мерки“|last=|first=|date=|work=|publisher=[[Меѓународен астрономски сојуз]]|archive-url=|archive-date=|dead-url=|accessdate=11 октомври 2010}}</ref> Светлосна година е растојанието кое светлината го поминува за една година - околу 9461 милијарди километри (заокружено на 10 трилиони км), односно 0,3066 [[парсек|пс]]. Најблиската ѕвезда до Земјата (освен Сонцето), [[Проксима Кентаур]], е оддалечена од неа 4,2 светлосни години.<ref name="starchild">Прочитајте понатаму во {{cite web|url=http://starchild.gsfc.nasa.gov/docs/StarChild/questions/question19.html|title=„StarChild прашање на месецот за март 2000 година“|last=|first=|date=|year=2000|work=„StarChild“|publisher=[[НАСА]]|archive-url=|archive-date=|dead-url=|accessdate=22 август 2009}}</ref>
Ред 763:
Фуковиот метод се разликува по тоа што наместо запчаник се користи ротирачко огледало. Поради неговата вртење при движењето на светлината до далечното огледало и назад, излегувајќи зракот се одбива под инаков агол од оној со кој се вратил. Во овој случај брзината на светлината може да се пресмета од разликата меѓу аглите, брзината на вртење и растојанието до далечното огледало.<ref>{{cite web|url=http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/lectures/spedlite.html|title=„Брзината на светлината“|last=Фаулер|first=М.|date=|work=|publisher=Универзитет на Вирџинија|archive-url=|archive-date=|dead-url=|accessdate=21 јануари 2010}}</ref>
Денешните [[осцилоскоп]]и кои го мерат времето со точност од околу една наносекунда овозможуваат директно мерење на брзината на светлината преку мерење на задоцнувањето на ласерски или ЛЕД светлински импулс рефлектиран од огледало. Оваа техника е помалку прецизна (со грешки во мерењето од редот на 1%) од другите современи техники, меѓутоа
{{cite journal
|first=Џ. |last=Кук
Ред 930:
|1983||Седумнаесетта ГКТМ, дефинирање на метарот||299 792,458 (точна)<ref name=Resolution_1/>
|}
Дали светлината патува моментално или со многу голема конечна брзина не било познато
===Почетоци===
|