2. Viteza luminii
Viteza luminii în vid este o importantă constantă fizică universală;
conform cuno tintelor existente, este viteza de propagare a luminii înș
vid perfect - independent de parametrii fizici ai luminii cum sunt:
culoarea, intensitatea, direc ia, polarizarea sau durata propagării.ț
Această caracteristică este proprie nu numai luminii din spectrul
vizibil, ea este valabilă tuturor radia iilor de natură electromagneticăț
cum sunt: undele radio, lumina infraro ie i ultravioletă, radia iile X iș ș ț ș
Gamma. Viteza luminii în vid, conform teoriei relativită ii restrânse aț
lui Einstein reprezintă valoarea limită a vitezei pe care o poate atinge
un corp, indiferent de mediul în care se propagă. Valoarea sa,
exprimată în unită i din Sistemul Interna ional, este de 299.792.458ț ț
m/s (metri pe secundă). Determinări experimentale de mare precizie
au demonstrat stabilitatea foarte mare a valorii vitezei luminii în vid:
măsurătorile de laborator au arătat că varia ia vitezei de propagareț
pentru raze de lumină de culori (lungimi de undă) diferite se
încadrează într-o abatere de valori ce reprezintă unu la 1014 parte
din valoarea determinată.
3.
4. De i simbolul vitezei în fizică este "v," pentru viteza luminii în vid se folose teș ș
un simbol consacrat, litera minusculă "c", mai rar „c0”, de la cuvîntul latinesc
celeritas (viteză).
Lumina se propagă cu viteză atât de mare încât nici un fapt empiric comun
nu permite evaluarea sa pe cale obi nuită; de-a lungul istoriei au existatș
polemici tiin ifice i filozofice privind caracterul finit sau infinit al vitezei ei.ș ț ș
Viteza de propagare a luminii este de milioane de ori mai mare decât a
sunetului, poate înconjura Pământul de aproximativ 7 ori în decursul unei
secunde, parcurge distan a de la Pământ la Lună în mai pu in de 1,3ț ț
secunde. Pentru a fi posibilă măsurarea cu suficientă precizie a valorii vitezei
luminii a fost nevoie de tehnici speciale care au evoluat odată cu dezvoltarea
diferitelor ramuri ale fizicii. Prima determinare experimentală a valorii vitezei
luminii, după nenumărate încercări e uate a fost făcută de către Ole Rømerș
în anul 1676. Începând cu secolul al XX-lea performan ele determinărilorț
experimentale s-au îmbunătă it atât de mult încât au permis cunoa tereaț ș
valorii ei cu o eroare relativă de 3,34x10-7%; această precizie, extrem de
mare a condus la redefinirea etalonului unită ii de lungime, metrul, printr-oț
nouă defini ie, bazată pe „valoarea exactă” a vitezei luminii în vid adoptatăț
prin conven ie.ț
5. Valoarea vitezei de propagare a luminii în orice mediu material
transparent este mai mică decât valoarea vitezei luminii în vid. Ea
depinde de caracteristicile electrice i magnetice ale mediului în careș
se deplasează i nu se modifică pentru un mediu materialș
transparent, omogen i izotrop. La trecerea luminii dintr-un mediuș
transparent, omogen i izotrop într-un alt mediu are loc modificareaș
vitezei, concomitent cu schimbarea direc iei de propagare, fenomenț
cunoscut în optica geometrică sub denumirea de refrac ie.ț
Conform teoriilor actuale, general acceptate, viteza luminii în vid este
cea mai mare viteză posibilă din univers. Totu i, în alte medii decâtș
în vid lumina are o viteză mai redusă, putând fi depă ită, a a cum seș ș
întâmplă de exemplu în cadrul efectului Cerenkov.
6.
7. Valoarea exactă a vitezei
luminii
Cu alte cuvinte, valoarea aproximativă a vitezei luminii în vid este de
treisute de mii de kilometri pe secundă sau un miliard de kilometri pe
oră.
Viteza luminii în orice alt mediu decât vidul este mai mică decât c.
Factorul de mic orare a vitezei luminii este egal cu indicele de refrac ieș ț
al mediului respectiv. Anumite experimente au reu it încetinirea vitezeiș
luminii până la 17 m/s
8.
9. Măsurători ale vitezei luminii
Lumina se propagă cu o viteză atât de mare încăt nici o experien ăț
obi nuită din via a de toate zilele nu sugerează ideea că semnaleleș ț
luminoase nu se propagă cu viteză infinită.Din cele mai vechi timpuri,
intui ia oamenilor a condus la ideea că lumina se propagăț
instantaneu.Totu i, odată cu dezvoltarea metodelor de măsurare iș ș
apari ia unor noi modele ce descriau natura, în epoca rena terii seț ș
punea tot mai frecvent întrebarea :„cât de repede se propagă
lumina?”. Galileo Galilei a fost cel care a ridicat cel mai tran antș
această problemă, în prima jumătate a secolului al XVII-lea, a
încercat să determine viteza luminii, mai întâi pe cale experimentală
(în jurul anului 1620), apoi a teoretizat problema metodei de
determinare.În lucrarea sa fundamentală „Dialogo dei massimi
sistemi del mondo” (Dialog despre cele două sisteme principale ale
lumii), apărută pentru prima oară la Floren a în anul 1632, iț ș
publicată ase ani mai târziu în Olanda, scrisă sub forma unui dialogș
imaginar dintre trei persoane fictive care se numesc Sagredo, Salviati
i Simplicio, descrie următorul ra ionament sub forma unei discu ii:ș ț ț
10. Simplicio: Experien a de toateț
zilele ne arată că lumina se
propagă instantaneu: când vedem
o salvă de artilerie, la distan ăț
mare, lumina ajunge la ochii no triș
fără a pierde nici un timp; dar
sunetul ajunge la urechile noastre
cu o întârziere sim itoareț
Sagredo: Bine, Simplicio, dar unicul
lucru care eu pot să-l afirm din această
experien ă familiară este că sunetul ceț
ajunge la urechea noastră merge mult
mai încet decăt lumina; ea nu ne spune
în nici un fel dacă lumina se propagă
instantaneu sau dacă ea necesită
totu i un timp, cu toate că ea seș
propagă extrem de rapid..
În fragmentul de mai sus, părerea lui
Simplicio întruchipează convingerea
multiseculară a oamenilor, bazată pe
experien a cotidiană, potrivit căreiaț
lumina se propagă cu viteză infinită,
Sagredo, care evident îl reprezintă pe
Galilei, apărător al ideii verificării toriei
pe cale experimentală, descrie în
continuare o experien ă simplă prinț
care se poate măsura viteza
luminii.Experimentul imaginar din
cartea lui Galilei a fost efectuată de
autor împreună cu un asistent al său cu
aproximativ 12 ani în urmă i esteș
cunoscută ca „metoda lanternei iș
paravanului
11. Experien a lui Galilei („metodaț
lanternei i paravanului”)ș
Galileo Galilei i un asistent al său au efectuat experien a descrisă înș ț
„Dialog despre cele două sisteme principale ale lumii”, după toate
probabilită ile în anul 1620, undeva în apropierea Floren ei.ț ț
Experimentul a constat în următoarea procedură: el i asistentul său seș
aflau la o oarecare distantă unul fa ă de celălalt, în noapte. Fiecare aveaț
o lanternă (un „felinar”) în mână care putea fi acoperit cu ajutorul unui
paravan ac ionat manual după voie. Galilei a pornit experien aț ț
dezobturând felinarul lui. Când lumina a ajuns la asistentul său, acesta a
descoperit felinarul lui, lumina căruia a fost observat de către Galilei.
Cunoscând cu precizie distan a dintre cei doi, Galilei a încercat săț
măsoare timpul scurs între momentul descoperirii primului felinar iș
momentul în care el a observat lumina celui de-al doilea felinar. Prin
raportul dintre dublul distan ei dintre cei doi i acest interval de timp ar fiț ș
trebuit să găsească valoarea vitezei de propagare a luminii în aer.
Rezultatul experien ei a fost un e ec, din cauza faptului că Galilei nu aț ș
putut pune în eviden ă o diferen ă de timp între cele două momente. Seț ț
tie astăzi că pentru o distan ă de 1 km între cei doi, lumina face unș ț
parcurs dus-întors într-un interval de timp de circa 3.3x10−6 s. Acest
interval de timp este cu ordine de mărime mai mic decât timpul de
reac ie uman respectiv precizia ceasurilor obi nuite, motiv pentru careț ș
experien a lui Galilei a fost sortit e ecului.ț ș
