www.humanisti.sk
Súťaž o knihu
Webhouse.sk
Podporujeme
Spoločnosť PrometheusEthos – občianske združenie so zameraním na etiku, humanizmus a sekularizmusHumanisti Slovenska – občianske združenieZošity humanistovVladislav Marušic – ALTERNATÍVAAteisti Českej republiky Voľná myšlienka v ČeskuThe BrightsAdam Roman
Spolupracujeme
Slovenské súťaže.skNAJsúťaže.skeSúťaže.skKochlear.czÚnia nevidiacich a slabozrakých SlovenskaEurobabička Českej a Slovenskej republikyHoax.skdTest
Iné médiá
Adresa redakcie
e-mailová adresa redakcie
Internetový čas
Internet time: @209
Počítadlo


Spam poison

Aké rýchle je svetlo?

Hovorí sa, že nič nemôže ísť rýchlejšie ako svetlo.

Ako rýchlo to ale je? Neverili by ste, ale odmerať rýchlosť svetla nie je až také jednoduché. Ako sa merala rýchlosť svetla si môžete prečítať v nasledujúcich riadkoch.

Prvé teórie nájdeme už od 4. storočia pred naším letopočtom. Vtedy bola rýchlosť svetla skôr otázkou filozofie. Dôležitejšia však bola otázka, čo je svetlo (a z toho sa mala odvodiť aj rýchlosť svetla).

Nekonečná rýchlosť svetla

Myšlienku, že rýchlosť svetla je nekonečná, vyslovil Heron z Alexandrie na základe jednoduchých úvah. Vychádzal z predstavy, že svetlo sa šíri z oka a odráža sa od okolitých predmetov. Odrazené svetlo následne oko registruje a vytvára obraz. Predstavte si na chvíľku, že tejto predstave veríte. Zoberte si hodinky a postavte sa k oknu. Vyberte si nejaký vzdialený objekt (napríklad kopec na obzore) a zavrite oči.

Teraz ich otvorte a stopnite čas, za ktorý zbadáte kopec. Keďže svetlo muselo prekonať vzdialenosť od oka ku kopcu a späť, tak by mu to malo trvať nejaký čas. Ale keď si to vyskúšate, zistíte, že kopec ste zbadali hneď. Toto sa dá vysvetliť aj tým, že kopec je blízko. Tak si to vyskúšajte v noci na hviezdach. Všetci sa zhodneme na tom, že hviezdy sú naozaj veľmi ďaleko. Na tom sa zhodli aj v minulosti. Po vyskúšaní: hviezdy vidíte okamžite ako otvoríte oči.

No, a keďže svetlo prešlo dvakrát veľmi veľkú vzdialenosť za čas t = okamžite, tak rýchlosť svetla musela byť nekonečná.

Aj keď sa neskôr ukázalo, že oko žiadne svetlo nevysiela ale len prijíma, tak predstava nekonečnej rýchlosti svetla zostala dlho uznávanou.

Našli sa aj ďalšie úvahy od významných vedcov, ktoré túto myšlienku podporovali.

Napríklad Johannes Kepler tvrdil, že svetlo sa pohybuje vo vesmíre nekonečne rýchlo, lebo v prázdnom priestore mu nič nekladie odpor. René Descartes tvrdil, že ak by malo svetlo konečnú rýchlosť, tak by pri zatmení Slnka neboli Slnko, Zem a Mesiac na jednej osi. Astronómovia sa hneď na tento experiment vrhli. Pozorovaním preukázali, že rýchlosť svetla musí byť nekonečná. Descartovi odľahlo, lebo ako filozof bol presvedčený, že to tak musí byť. Keby to tak nebolo, spadol by mu na hlavu celý jeho filozofický model sveta.

17. storočie bolo obdobím, kedy tvoril Galileo Galilei. Keďže sa zaoberal širokou škálou problémov, venoval svoju pozornosť aj problému rýchlosti svetla. Vytvoril vylepšenie Heronovho experimentu. Za chladného jesenného večera sa mali postaviť dvaja ľudia s lampášom na dva kopce. Oba lampáše sa mali zakryť. Jeden z experimentátorov mal pri sebe hodiny. Ten odkryje lampáš a začne merať čas. Keď svetlo príde k druhému experimentátorovi tak ten odkryje svoj lampáš. Keď sa svetlo vráti k prvému tak ten stopne čas. Ak boli kopce dostatočne ďaleko od seba, tak podľa úvahy ako pri Heronovom experimente by mal experimentátor namerať nejaký čas. Galileo však zase nič nenameral. Nie je sa čomu čudovať. V čase, keď presýpacie hodiny boli najpresnejším spôsobom merania času, neboli ľudia schopní merať krátke časové úseky. Problémom bola aj krátka vzdialenosť kopcov (približne jedna míľa). Tá však nemohla byť väčšia, keďže potom by nebolo vidieť záblesk svetla z lampáša, lebo jeho intenzita klesá so vzdialenosťou na druhú.

Neúspech tohto experimentu však už bol vysvetľovaný rozumnejšie. Začalo sa tvrdiť, že rýchlosť svetla nemusí byť nekonečná ale len veľmi veľká.

Konečná rýchlosť svetla

Bolo zrejmé, že ak je rýchlosť konečná, tak pri veľkej vzdialenosti lampášov a dostatočne silnom svetle sa musí skôr či neskôr namerať nejaký rozdiel.

Dánsky astronóm Ole Rømer presunul meranie rýchlosti svetla do vesmíru. Počas svojho pôsobenia na Parížskom observatóriu sledoval Jupiterove mesiace. Počas svojho obehu okolo planéty sa Jupiterove mesiace dostávajú do zákrytu za planétu, a teda ich nepozorujeme. Dobu tohto zákrytu vedeli celkom presne spočítať. Rømer si všimol, že táto doba sa mení od toho, ako ďaleko je Zem od Jupitera. Keďže tu sa už jedná o vzdialenosti v miliónoch kilometrov, tak z tohto pozorovania dokázal spolu s Christiaanom Huygensom spočítať rýchlosť svetla. Je nepresná kvôli nie veľmi presne určeným vzdialenostiam v slnečnej sústave. Vyšla im 220 000 kilometrov za sekundu. V tej dobe to bola nepredstaviteľná rýchlosť.

Prelom a definitívne potvrdenie konečnej rýchlosti svetla prišiel až v 19. storočí. Uskutočnil sa známy Fizeau-Foucaultov experiment.

Hippolyte Fizeau v roku 1849 zostavil aparatúru, pomocou ktorej zmeral rýchlosť svetla v pozemskom laboratóriu. Je to prekvapivé, a možno aj zarážajúce, ale opäť je to vylepšenie Heronovho a Galileiho experimentu. Celú zostavu experimentu vidíte na obrázku.

Fizeau-Foucaultov experiment

Pozostáva z polopriepustného zrkadla, otáčajúceho sa ozubeného kolesa (disku) a zrkadla. Zrkadlo je od ozubeného kolesa vzdialené aj niekoľko kilometrov. Svetlo zo zdroja prejde cez medzeru, medzi zubami ozubeného kolesa putuje k zrkadlu, odrazí sa a ide naspať. Ak opäť trafí dieru medzi zubami, tak dopadne na citlivý detektor svetla. Ak dieru netrafí, detektor nič nezaznamená.

Podľa nastavenia rýchlosti otáčok ozubeného disku vieme určiť rýchlosť svetla. Totiž čas, za ktorý sa koleso otočí od jedného zárezu po druhý (toho, ktorým svetlo odišlo, a tým, ktorým príde) musí odpovedať času, za ktorý prejde svetlo vzdialenosť k zrkadlu a späť. A tomu zodpovedá presne jedna konkrétna frekvencia otáčania kolesa.

Ak α je uhol medzi dvomi zárezmi, ktorými svetlo prejde, L je vzdialenosť k zrkadlu a F je frekvencia otáčania, tak pre rýchlosť svetla c platí: c = 4 ⋅ π ⋅ FL / α. Fizeau určil rýchlosť svetla na 313 000 kilometrov za sekundu.

Leon Foucault už len vylepšil jeho experiment o drobné technické vychytávky a určil rýchlosť svetla 298 000 kilometrov za sekundu.

Technickými vylepšeniami a zlepšením pozorovacej techniky sa rýchlosť svetla stále spresňovala a spresňovala. Konečná hodnota rýchlosti svetla vo vákuu vyplývajúca z teórie ale aj z experimentu je c = 299 792 458 m/s.

Je pozoruhodné, že princíp, ktorý využil Heron pretrval. A počas skoro 2 000 rokov ho fyzici stále skúšali uplatniť a vylepšiť tak, aby fungoval. O to krajší je nakoniec Fizeauov úspech. Fizeau dokázal pomocou celkom jednoduchého experimentu zmerať jav, tak komplikovaný, ale zároveň dôležitý ako je rýchlosť svetla.

Obrázok: © Wikipédia, diagram Fizeau-Foucaultovho prístroja

Chcete sa vyjadriť? Využite diskusné fórum.

Ondrej Bogár
redaktor v TriCeléŠtrnásť,
časopise pre priateľov matematiky a fyziky, ktorý vydáva P-MAT, n. o.
Čerpané z: časopis TriCeléŠtrnásť, ročník 7 – šk. rok 2008/2009, 3. číslo

Ondrej Bogár, 09. 04. 2010 | Prečítané: 10498 | Rubrika: Veda a spoločnosť

Webhouse.sk

Webhouse

Odporúčame najlepší webhosting a domény za super ceny!

Iné médiá
Zbierka na ochranu humanistov vo svete
Humanists International crowd-funds for persecuted humanists
Pomôžte humanistom vo svete! Mnohí čelia prenasledovaniu, mučeniu a trestu smrti za svoje presvedčenie. Pozri: Zbierka na ochranu humanistov vo svete.
Voliči, pozor na Kisku!
Keď klamal v minulosti, bude klamať aj v budúcnosti. Pozri: Kiska povedal: „Nezaložím stranu.“ a Kiska je hanba Slovenska.
Etická výchova
Ako by mala vyzerať etická výchova — alternatíva nábo­ženskej výchovy pre deti bez vyznania? Aký je váš názor?
Nové vo fóre
 Re: Ťažko
20-10-19 * 11:22
 Re: Z toho miesta
20-10-19 * 11:03
 Ťažko
17-10-19 * 23:21
Brajti
The Brights
K teórii a praxi humanistickej výchovy
K teórii a praxi humanistickej výchovy
Kniha
Sumeri
Dobré knihy
Kniha Zakázané ovocie – Etika humanizmuKniha Nemnožme sa!Thomas Paine – Vek rozumu
Sčítanie ľudí bez náboženského vyznania
Atheist Census
Podporte útulok pre zvieratká
Podporte útulok pre zvieratká v Humennom
Vytvorené v redakčnom systéme phpRS © Jiří Lukáš | RSS | Návrat hore