Физическая энциклопедия

СКОРОСТЬ СВЕТА


в свободном пространстве (вакууме) с, скорость распространения любых электромагнитных волн (в т. ч. световых); одна из фундам. физических постоянных; представляет собой предельную скорость распространения любых физ. воздействий (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ) и инвариантна при переходе от одной системы отсчёта к другим. Величина с связывает массу и полную энергию материального тела; через неё выражаются преобразования координат, скоростей и времени при изменении системы отсчёта (Лоренца преобразования); она входит во мн. др. соотношения. С. с. в с р е д е с' зависит от показателя преломления среды n, различного для разных частот n излучения (Дисперсия света): с'(n) =c/n(n). Эта зависимость приводит к отличию групповой скорости от фазовой скорости света в среде, если речь идёт не о монохроматическом сеете (для С. с. в вакууме эти две величины совпадают). Экспериментально определяя с', всегда измеряют групповую С. с. либо т. н. скорость сигнала, или скорость передачи энергии, только в нек-рых спец. случаях не равную групповой.
Впервые С. с. определил в 1676 дат. астроном О. К. Рёмер по изменению промежутков времени между затмениями спутников Юпитера. В 1728 её установил англ. астроном Дж. Брадлей, исходя из своих наблюдений аберрации света звёзд. На Земле С. с. первым измерил — по времени прохождения светом точно известного расстояния (базы) — в 1849 франц. физик А. И. Л. Физо. (Показатель преломления воздуха очень мало отличается от единицы, и наземные измерения дают величину, весьма близкую к с.) В опыте Физо пучок света от источника S, отражённый полупрозрачным зеркалом N, периодически прерывался вращающимся зубчатым диском W, проходил базу MN (ок.8 км) и, отразившись от зеркала М, возвращался к диску (рис. 1). Падая при этом на зубец, свет не достигал наблюдателя, а попавший в промежуток между зубцами свет можно было наблюдать через окуляр Е. По известным скоростям вращения диска определялось время прохождения светом базы.
Рис. 1. Определение скорости света методом Физо.
Физо получил значение с=313300 км/с. В 1862 франц. физик Ж. Б. Л. Фуко реализовал высказанную в 1838 франц. учёным Д. Араго идею, применив вместо зубчатого диска быстро вращающееся (512 об/с) зеркало. Отражаясь от зеркала, пучок света направлялся на базу и по возвращении вновь попадал на это же зеркало, успевшее повернуться на нек-рый малый угол (рис. 2). При базе всего в 20м Фуко нашёл, что С. с. равна 298000± ±500 км/с.
Рис. 2. Определение скорости света методом вращающегося зеркала (методом Фуко). S — источник света; R — быстровращаюшееся зеркало; С — неподвижное вогнутое зеркало, центр кривизны к-рого совпадает с осью вращения R (поэтому свет, отражённый С, всегда попадает обратно на R); М — полупрозрачное зеркало; L — объектив; Е — окуляр; RС — точно измеренное расстояние (база). Пунктиром показаны положение R, изменившееся за время прохождения светом пути RC и обратно, и обратный ход пучка лучей через L. Объектив L собирает отражённый пучок в точке S', а не в точке S, как это было бы при неподвижном зеркале R. Скорость света устанавливают, измеряя смещение SS'.
Схемы и осн. идеи опытов Физо и Фуко были многократно использованы в последующих работах по определению С. с. Полученное амер. физиком А. Майкельсоном (см. МАЙКЕЛЬСОНА ОПЫТ) в 1926 значение c=299796±4 км/с было тогда самым точным и вошло в интернац. таблицы физ. величин.
Измерения С. с. в 19 в. сыграли большую роль в физике, дополнительно подтвердив волн. теорию света (выполненное Фуко в 1850 сравнение С. с. одной и той же частоты v в воздухе и воде показало, что скорость в воде и=c/n(n), как и предсказывала волновая теория), а также установили связь оптики с теорией электромагнетизма — измеренная С. с. совпала со скоростью эл.-магн. волн, вычисленной из отношения эл.-магн. и электростатич. единиц электрич. заряда (опыты нем. физиков В. Вебера и Р. Кольрауша в 1856 и последующие более точные измерения англ. физика Дж. К. Максвелла). Это совпадение явилось одним из отправных пунктов при создании Максвеллом эл.-магн. теории света в 1864—73.
В совр. измерениях С. с. используется модернизир. метод Физо (модуляц. метод) с заменой зубчатого колеса на электрооптич., дифракц., интерференционный или к.-л. иной модулятор света, полностью прерывающий или ослабляющий световой пучок (см. МОДУЛЯЦИЯ СВЕТА). Приёмником излучения служит фотоэлемент или фотоэлектронный умножитель. Применение лазера в кач-ве источника света, УЗ модулятора со стабилизир. частотой и повышение точности измерения длины базы позволили снизить погрешности измерений и получить значение с=299792,5±0,15 км/с. Помимо прямых измерений С. с. по времени прохождения известной базы, широко применяются т. н. косвенные методы, дающие большую точность. Так, с помощью микроволнового вакуумиров. резонатора (англ. физик К. Фрум, 1958) при длине волны излучения l=4 см получено значение с=299792,5±0,1 км/с. С ещё меньшей погрешностью определяется С. с. как частное от деления независимо найденных l и n ат. или мол. спектральных линий. Амер. учёный К. Ивенсон и его сотрудники в 1972 по цезиевому стандарту частоты (см. КВАНТОВЫЕ СТАНДАРТЫ ЧАСТОТЫ) нашли с точностью до 11-го знака частоту излучения СН4-лазера, а по криптоновому стандарту частоты — его длину волны (ок. 3,39 мкм) и получили с=299792456,2±0,2 м/с. Однако эти результаты требуют дальнейшего подтверждения. Решением Генеральной ассамблеи Международного комитета по численным данным для науки и техники — КОДАТА (1973) С. с. в вакууме принято считать равной 299792458±1,2 м/с.
Как можно более точное измерение величины с чрезвычайно важно не только в общетеоретич. плане и для определения значений др. физ. величин, но и для практич. целей. К ним, в частности, относится определение расстояний по времени прохождения радио- или световых сигналов в радиолокации, оптической локации, светодальнометрии, в системах слежения за ИСЗ и т. д.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1983.

СКОРОСТЬ СВЕТА

в свободном пространстве (вакууме) - скоростьраспространения любыхэлектромагнитных волн(в т. ч. световых);одна из фундам. физ. постоянных; представляет собой предельную скоростьраспространения любых физ. воздействий (см.Относительности теория)и инвариантна при переходе от одной системы отсчёта к другой.

С. с. в средес'зависит от показателя преломления среды n, различногодля разных частот v излучения (Дисперсия света):.Эта зависимость приводит к отличиюгрупповой скоростиотфазовойскоростисвета в среде, если речь идёт не о монохроматич. свете (дляС. с. в вакууме эти две величины совпадают). Экспериментально определяяс',всегда измеряют групповую С. с. либо т. н. с к о р о с т ь сигнала, Впервые С. с. определил в 1676 О. К. Рёмер (О. Ch. Roemer) по изменениюпромежутков времени между затмениями спутников Юпитера. В 1728 её установилДж. Брадлей (J. Bradley), исходя из своих наблюдений аберрации света звёзд. . (рис. 1), отражённый полупрозрачным зеркаломN,периодическипрерывался вращающимся зубчатым дискомW,проходил базуMN(ок. 8 км) н, отразившись от зеркалаМ,возвращался к диску. Попадаяна зубец, свет не достигал наблюдателя, а попавший в промежуток между зубцамисвет можно было наблюдать через окулярЕ.По известным скоростямвращения диска определялось время прохождения светом базы. Физо получилзначение с = 313300 км/с В 1862 Ж.Б. Л. Фуко (J. В. L. Foucault)реализовал высказанную в 1838 идею Д. Араго (D. Arago), применив вместозубчатого диска быстровращающееся (512 об/с) зеркало. Отражаясь от зеркала, 500 км/с. Схемы и осн. идеи опытов Физо и Фуко были многократно использованыв последующих работах по определению С. с. Полученное А. Майкельсоном (A.Michelson) (см.Майкельсона опыт)в 1926 значение км/с было тогда самым точным и вошло в интернац. таблицы физ. величин.

Рис. 1. Определение скорости света методом Физо.

Рис. 2. Определение скорости света методом вращающегося зеркала (методомФуко): S - источник света; R - быстровращающееся зеркало; С - неподвижноевогнутое зеркало, центр которого совпадает с осью вращения Я (поэтому свет,

Измерения С. с. в 19 в. сыграли большую роль в физике, дополнительноподтвердив волновую теорию света. Выполненное Фуко в 1850 сравнение С. в соответствии с предсказанием волновой теории. Была также установленасвязь оптики с теорией электромагнетизма: измеренная С. с. совпала со скоростьюэл.-магн. волн, вычисленной из отношения эл.-магн. и эл.-статич. единицэлектрич. заряда [опыты В. Вебера (W. Weber) и Ф. Кольрауша (F. Kohlrausch)в 1856 и последующие более точные измерения Дж. К. Максвелла (J. С. Maxwell)].Это совпадение явилось одним из отправных пунктов при создании Максвелломв 1864-73 эл.-магн. теории света.

В совр. измерениях С. с. используется модернизиров. метод Физо (модуляц. Модуляция света). Приёмником излучения служит фотоэлементплифотоэлектронный умножитель.Применениелазерав качествеисточника света, УЗ-модулятора со стабилизиров. частотой и повышение точностиизмерения длины базы позволили снизить погрешности измерений и получитьзначение км/с. Помимо прямых измерений С. с. по времени прохождения известной базы, = 4 см получено значение км/с. С ещё меньшей погрешностью определяется С. с. как частное от делениянезависимо найденных и v атомарных или молекулярныхспектральных линий.К. Ивенсон (К.Evenson) и его сотрудники в 1972 по цезиевому стандарту частоты (см.Квантовыестандарты частоты)нашли с точностью до 11-го знака частоту излученияСН4-лазера, а по криптоновому стандарту частоты - его длинуволны (ок. 3,39 мкм) и получили ± 0,8 м/с. Решением Генеральной ассамблеи Международного комитета по численнымданным для науки и техники - КОДАТА (1973), проанализировавшей все имеющиесяданные, их достоверность и погрешность, С. с. в вакууме принято считатьравной 299792458 ±1,2 м/с.

Как можно более точное измерение величины с чрезвычайно важно не тольков общетеоретич. плане и для определения значении др. физ. величин, но идля практич. целей. К ним, в частности, относится определение расстоянийпо времени прохождения радио-или световых сигналов врадиолокации, оптическойлокации, светодальнометрии,в системах слежения ИСЗ и др.

Лит.:Вафиади В. Г., Попов Ю. В., Скорость света и ее значениев науке и технике, Минск, 1970; Тейлор В., Паркер В., Лангенберг Д., Фундаментальныеконстанты и квантовая электродинамика, пер. с англ., М., 1972.А. М.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


  1. скорость света—в вакууме одна из основных физических постоянных равная скорости распространения электромагнитных волн в вакууме с мс. С. с. предельная скорость распространения любых ...Астрономический словарь
  2. скорость света—СКОРОСТЬ СВЕТА в свободном пространстве вакууме с скорость распространения любых электромагнитных волн iв т. ч. световых одна из фундаментальных физических постоянных iог...Большая советская энциклопедия
  3. скорость света—в свободном пространстве вакууме с emскорость распространения любых электромагнитных волн См. Электромагнитные волны в т. ч. световых одна из фундаментальных физических п...Большая Советская энциклопедия II
  4. скорость света—скорость распространения электромагнитных волн. В вакуумескорость света c . мс на . Это предельнаяскорость распространения любых физических воздействий см. Относител...Большой энциклопедический словарь II
  5. скорость света—СКОРОСТЬ СВЕТА скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света c мс на . Это предельная скорость распространения любых физических воздейств...Большой энциклопедический словарь III
  6. скорость света—СКОРОСТЬ СВЕТА скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света c . мс на . Это предельная скорость распространения любых физических воздейс...Большой Энциклопедический словарь V
  7. скорость света—скорость распространения эл.магн. волн. В вакууме С. с. с i мс. Это предельная скорость распространения любых физ. воздействий см. Относительности теория.i В среде С...Естествознание. Энциклопедический словарь
  8. скорость света—скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света c sup мsupсsub это предельная скорость распространения физических воздействий. В среде скорость ...Иллюстрированный энциклопедический словарь
  9. скорость света—Скорость распространения электромагнитных волн. В пустоте С. С. с кмс....Метеорологический словарь
  10. скорость света—clrit [vitesse] de la lumire...Политехнический русско-французский словарь
  11. скорость света—швидксть свтла....Російсько-український словник сталих словосполучень
  12. скорость света—speed of light...Русско-английский аэрокосмический словарь
  13. скорость света—USAGEu скорость звука света The speedstrong orem velocitystrong of sound...Русско-английский научно-технический словарь
  14. скорость света—light speed...Русско-английский политехнический словарь
  15. скорость света—speed of light...Русско-английский словарь по авиации
  16. скорость света—speed of light...Русско-английский словарь по нефти и газу
  17. скорость света—velocity of light speed of light...Русско-английский словарь по физике
  18. скорость света—speed of light light speed velocity of light...Русско-английский словарь по электронике
  19. скорость света—speed of light...Русско-английский химический словарь
  20. скорость света—velocit della luce...Русско-итальянский политехнический словарь
  21. скорость света—Lichtgeschwindigkeit...Русско-немецкий политехнический словарь
  22. скорость света—Lichtgeschwindigkeit...Русско-немецкий словарь по химии и химической технологии
  23. скорость света—Lichtgeschwindigkeit...Русско-немецкий химический словарь
  24. скорость света—rychlost svtla...Русско-чешский словарь
  25. скорость света—СКОРОСТЬ СВЕТА скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света c gt мс это предельная скорость распространения физических воздействий. В среде с...Современная энциклопедия
  26. скорость света—СКОРОСТЬ СВЕТА скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света c мс на . Это предельная скорость распространения любых физических воздейст...Современный энциклопедический словарь
  27. скорость света—СКОРОСТЬ СВЕТА скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света c мс на . Это предельная скорость распространения любых физических воздейст...Энциклопедический словарь естествознания