Презентація виконана для ознайомлення школярів останніх класів із темою вимірювання швидкості світла. На слайдах розміщено інформацію про перші спроби вчених у цьому напрямку, результати їх дослідів (таким чином можна зауважити зміну точності результатів вимірювань швидкості) у ретроспективному плані. Також розкриваються головні постулати теорії відносності Альберта Ейнштейна та її відношення до спроб вимірювання швидкості світла. Інформація була взята з різних джерел, у тому числі й з Вікіпедії.

1. Виконала:
Учениця 11-Б класу
Кирпель Тетяна

2. Швидкість світла — фізичний
термін, який використовується
у двох значеннях:
 Перш за все швидкість світла — фундаментальна
фізична стала, швидкість розповсюдження
електромагнітної взаємодії у вакуумі
 Інше значення — швидкість розповсюдження
електромагнітних хвиль, включно із світлом, у певному
середовищі.

3. Фундаментальна фізична стала швидкість світла позначається літерою c і в
міжнародній системі одиниць СІ її визначено резолюцією 1 17-ої Генеральної
конференції мір і ваг:
 За такої швидкості світлу необхідно приблизно 8 хв, щоб пройти 150
млн км від Сонця до Землі.
c = 299 792 458 м/с
 Від найближчої до Землі зорі, Проксими Центавра, світло доходить
за 4,3 роки.
 Відстань від Землі до Місяця світло долає за 1,255 хв.

4. Основні постулати Спеціальної теорії відносності Енштейна:
 В усіх інерційних системах відліку фізичні процеси відбуваються
однаково.
 Швидкість світла у вакуумі не залежить від руху джерела або
приймача і однакова в усіх напрямах.
Наслідком спеціальної теорії відносності є
принцип причинності.
 Будь-яка інформація не може передаватися зі швидкістю, що
перевищувала б швидкість світла у вакуумі, інакше завжди
знайшлася б система відліку, в якій наслідок передував би
причині.
 Оскільки фізичні тіла не можуть рухатися зі швидкістю, більшою
за швидкість світла, при наближенні до швидкості світла енергія
будь-якого масивного тіла необмежено зростає.

5. Маса будь-якого тіла швидко зростає, коли
його швидкість наближається до швидкості
світла. Рівняння Ейнштейна передбачають,
що при досягненні будь-яким тілом
швидкості світла, його маса стає
нескінченно великою. Тому досягнути такої
швидкості неможливо, і надсвітлові
зорельоти назавжди залишаться витвором
наукової фантастики.

6. Земному спостерігачеві ракета, що летить зі швидкістю світла, здалася б
сплющеною у напрямі польоту, а час у ракеті – сповільненим. Хоча пасажир на
ракеті не помітив би цих змін.

7. Швидкість світла в середовищі
У середовищі швидкість світла, тобто швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль, змінюється через процеси
поляризації атомів та молекул речовини.
Відношення швидкості світла в середовищі
й у вакуумі називають абсолютним
показником заломлення п у цьому
середовищі
Для електромагнітних хвиль із різною частотою показник заломлення різний. Це
явище називається дисперсією світла.
Фазова Групова
 визначається показником заломлення
 характеризує зв'язок між довжиною хвилі й
частотою
 визначається для необмежених у просторі
плоских хвиль, які не можуть переносити
інформацію
 може перевищувати швидкість світла у
вакуумі, при цьому принцип причинності не
порушується.
 характеризує процес розповсюдження
хвильового пакету, яким може передаватися
інформація
 завжди менша за швидкість світла у
вакуумі, задовільняючи принцип причинності.

8. Методи визначення
швидкості світла
 Традиційні методи, які
застосовуються для визначення
швидкості світла, ґрунтуються на
вимірюванні часу, протягом якого
світло долає певний шлях.
 Більшу точність дають досліди з
вимірювання співвідношення між
величинами, зв'язок між якими
визначається константою c. Прикладом
таких вимірювань є незалежне
визначення частоти та довжини хвилі
певного випромінювання.
1675 Ремер та Гюйгенс,
затемнення супутників
Юпітера
220000
1729 Джеймс Бредлі,
аберація світла
301000
1849 І. Фізо, зубчасте колесо 315000
1862 Л. Фуко, обертання
дзеркала
298 000±500
1907 Роза і Дорсі, сталі
електромагнетизму
299 710±30
1926 Альберт Майкельсон,
обертання дзеркала
299 796±4
1950 Ессен і Гордон-Сміт,
резонатор
299 792.5±3
1958 К. Д. Фроом, радіо-
інтерферометрія
299 792.50±0.1
1972 Евенсон та ін., лазерна
інтерферометрія
299 792.4562±0.0011
1983 17-та ГКМВ, означення
метра
299 792.458 (рівно)

9. Дослід Галілея
Досліди з визначення швидкості світла робив ще Галілео Галілей.
Піднявшись із своїм учнем на вершини сусідніх гір, вони обмінювалися
сигналами ліхтарів, визначаючи час затримки між надсиланням та
отриманням сигналу. Потім цей дослід повторювали для більшої відстані
між горами, щоб відняти час реакції людини. Галілей дійшов висновку, що
швидкість світла набагато більша за можливості такого методу
вимірювання.

10.  Спостерігаючи за супутником Юпітера Іо, він помітив,
що супутник входить у тінь Юпітера через кожні 42 год
28 хв. Але протягом півроку, коли Земля, обертаючись
довкола Сонця, віддалялась від Юпітера, затемнення
супутника відбувалось із дедалі більшим запізненням
Першим швидкість світла зміг виміряти данський
астроном Олаф Ремер у 1676 р.
 Ремер дійшов висновку, що таке запізнення
пояснюється збільшенням відстані, яку долає світло,
поширюючись від супутника до Землі. Знаючи діаметр
орбіти Землі та час запізнення, вчений визначив
швидкість світла.

11.  Для проведення досліду Майкельсон вибрав дві гірські
вершини в Каліфорнії, відстань між якими була ретельно
виміряна. На вершині гори Маунт-Вільсон було
встановлено джерело світла (1), від якого світло,
проходячи крізь щілину (2), падало на призму (3) з 8
дзеркальними гранями. Відбившись від грані, світло
потрапляло на систему дзеркал (4), розташовану на горі
Сан-Антоніо, поверталося до призми й, відбившись від її
іншої грані, потрапляло в зорову трубу (5). Коли за
допомогою двигуна дзеркальній призмі надавали
обертального руху, зображення джерела світла в зоровій
трубі зникало й знову зявлялося за певної швидкості
обертання призми.
Знаючи кількість обертів призми за секунду та відстань між вершинами, Майкельсон визначив швидкість
світла.

12.  Вперше швидкість світла лабораторним методом вдалося виміряти французькому досліднику І.Фізо.
 В досліді Фізо світло від джерела,
пройшовши через лінзу, падало на
напівпрозору пластинку 1. Після відбиття
від пластинки сфокусований вузький
пучок направлявся на периферію
зубчастого колеса, яке швидко
оберталося. Пройшовши між зубцями,
світло досягало зеркала 2, яке
знаходилось на відстані кількох кілометрів
від колеса.
Очевидно, що за час, за який світло долає
відстань до дзеркала і назад колесо встигало
повернутися настільки, що на місце
попереднього прорізу ставав новий. Знаючи цей
час та відстань між колесом та дзеркалом, можна
визначити швидкість світла.
Відбившись від дзеркала, світло, перш ніж потрапити до
очей спостерігача, повинно було знову пройти між зубцями.
Коли колесо оберталося повільно, світло, відбите від
дзеркала, можна було побачити. При збільшення швидкості
обертання воно поступово зникало. Поки світло, яке
пройшло між двома зубцями, йшло до дзеркала й назад,
колесо встигало повернутися так, що на місце прорізу
ставав зубець і світло переставало бути помітним.