https://frosthead.com

Kodus on valguse kiiruse mõõtmiseks lihtne (ja maitsev) viis

Esimene edukas valguse kiiruse mõõtmine toimus 1676. aastal. Taani astronoom Ole Rømer üritas mõõta Jupiteri suuruselt kolmanda kuu Io orbiiti, jälgides, kui kaua planeedil ümberringi kulus. Vaadates Iot paljude aastate jooksul, tegi Rømer üllatava avastuse, kirjutab Ameerika loodusloomuuseum:

Ajavahemik järjestikuste varjutuste vahel muutus järjest lühemaks, kui Maa oma orbiidil liikus Jupiteri poole ja muutus pidevalt pikemaks, kui Maa eemaldus Jupiterist. Need erinevused kuhjusid. Tema andmetel hindas Roemer, et kui Maa oli Jupiterile kõige lähemal ..., toimuvad Io varjutused umbes üksteist minutit varem, kui paljude aastate keskmise orbitaalperioodi põhjal ennustati. Ja 6, 5 ​​kuud hiljem, kui Maa oli Jupiterist kõige kaugemal ..., toimuvad varjutused umbes üksteist minutit hiljem kui ennustati.

Roemer teadis, et Io tõelisel orbitaalperioodil ei saa olla midagi pistmist Maa ja Jupiteri suhteliste asenditega. Hiilgavas ülevaates mõistis ta, et ajavahe peab tulema piiratud valguse kiirusest.

Enne Rømerit ei olnud teadlased kindlad, kas valguse kiirus on piiratud või on selle spidomeeter püsivalt lõpmatuseni kinni.

Paarsada aastat hiljem on valguse kiiruse mõõtmise tehnikad muutunud hämmastavalt täpsemaks ja mõnel juhul ka keerukamaks. Kuid ülaltoodud videos näitavad At Bristoli teaduskeskuse inimesed suhteliselt lihtsat viisi valguse kiiruse arvutamiseks, mis ei hõlma aastaid teleskoobi okulaari läbi vaatamist. Tegelikult ei kasuta nende lähenemisviis muud kui lihtsat köögitehnikat ja šokolaadi.

Videol kasutavad võõrustajad Ross Exton ja Nerys Shah pisut rohkem kui mikrolaineahju ja šokolaadibaari, et näidata, kuidas valguse kiirust arvutada. Video ei tee täiesti selgeks, kuidas sulanud bittide mõõtmine šokolaaditahvlil on seotud valguse kiirusega. Kuid selle pisut lagundamiseks on vaja ainult vaadata mõnda mõõtmisel kasutatud ühikut.

Hertz on füüsikaline ooteaeg tsüklites sekundis. Videos kasutatav mikrolaine tekitas valguslaineid sagedusega 2, 450 000 000 Hertz või mitu tsüklit sekundis. Laine tipust tipuni liikumine - sel juhul on šokolaadi esimese ja kolmanda sulatatud detaili vaheline kaugus üks tsükkel. Exton ja Shah mõõtsid selle vahemaa väärtuseks 0, 12 meetrit ehk 0, 12 meetrit tsükli kohta. Korrutades midagi, mida mõõdetakse meetrites tsükli kohta, millegagi, mis on väljendatud tsüklites sekundis, saadakse mõõtmine meetrites sekundis. See on laine kiirus - valguse kiirus.

Trikk, mis At Bristoli meeskonna lähenemisviisi tööle paneb, on see, et me teame tänapäeval valguse kohta juba mõnda olulist: et sellel on piiratud kiirus ja see kiirus on suuresti püsiv. Meie eeliseks on ka füüsikud, kes on juba uurinud lainepikkuse, sageduse ja kiiruse suhet.

Kui Ole Rømer vaatas Jupiteri poole ja tuletas kõigepealt valguse kiiruse, jõudis ta kiiruseni 214 000 000 meetrit sekundis. "See mõõtmine, arvestades selle antiiki, mõõtmismeetodit ja 17. sajandi ebakindlust selles, kui kaugel Jupiter Maast oli, on üllatavalt lähedal tänapäevasele väärtusele [299 792 458] meetrit sekundis, " ütleb Dave Kornreich Cornelli jaoks.

Mikrolaineahju ja šokolaadibaari abil said Exton ja Shah kiirust 294 000 000 meetrit sekundis - see pole halb köögiteaduse jaoks natuke.

Kodus on valguse kiiruse mõõtmiseks lihtne (ja maitsev) viis