Vitesse légère – wikipedia

Posted on July 2, 2022 by lordneo

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Le Vitesse de la lumière

{DisplayStyle C}

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$c$ (

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$c$ années. vitesse: Vitesse) est une constante naturelle fondamentale. À cette vitesse, la lumière et d’autres ondes électromagnétiques réparties dans le vide ainsi que les ondes gravitationnelles. Il joue un rôle central dans la théorie spéciale et générale de la relativité.

La propagation de la lumière est plus petite dans un milieu matériel tel que l’air ou le verre. S’il ne résulte pas du contexte, les ensembles de mots indiquent clairement si la vitesse de la lumière est signifiée dans le vide ou dans le matériau. Dans les deux cas, le signe de formule est utilisé

{DisplayStyle C}

$c$ ; Faire la différence entre la vitesse lumineuse dans le vide est également

{displayStyle c_ {0}}

$c_{0}$ écrit.

La vitesse de la lumière ne dépend pas de la vitesse de la source de lumière. De cette déclaration, qui résulte également des équations de Maxwell de l’électrodynamique, et le principe de la relativité suit que la vitesse de la lumière ne dépend pas de l’état de mouvement du destinataire utilisé pour le mesurer. Par conséquent, la vitesse de la lumière a toujours la même valeur. Albert Einstein a développé la théorie de la relativité à partir de cela.

Le compteur d’unité de longueur est défini par la vitesse lumineuse dans le vide et la seconde, quelle que soit la situation. La valeur de la vitesse de la lumière était précisément 299 792 458 m / s fixé.

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Représentation contemporaine d’un faisceau lumineux qui se déplace de la terre à la lune; Durée: environ 1,3 seconde

La valeur de la vitesse de la lumière dans le vide est

{displayStyle c = 299,792,458 {frac {text {m}} {text {s}}},}

également ca. 300 000 km / s ou 1,08 milliard de km / h. Cette valeur s’applique exactement parce que l’unité de mesure “compteur” a été implicitement définie depuis 1983 par le fait que la vitesse de lumière a été attribuée à cette valeur. ^[d’abord]^[2]

Auparavant, le compteur avait été défini comme multiple de la longueur d’onde d’une certaine transition atomique, et la vitesse de la lumière était une taille expérimentalement déterminée. Avec la progression de la mesure, cependant, la vitesse de la lumière pourrait être déterminée plus précisément que cette longueur d’onde et donc le compteur lui-même. Par conséquent, la nouvelle définition du compteur a été décidée en 1983.

De nombreuses représentations de la physique relativiste indiquent des longueurs à travers les temps d’éclairage ou vice versa en raison de la longueur du chemin, la lumière passe pendant cette période. Une année légère signifie alors plus court une année Et le client léger

{DisplayStyle 1 {text {lichtecunde} = 299,792,458 {text {mètre}}}

simplement Secondes. Dans ces unités de mesure (voir les unités Planck), la vitesse de lumière a l’unité de mesure sans dimension “deuxième par seconde” et la valeur

{displayStyle c = 1}

L’image de formule des relations physiques est simplifiée par ce choix d’unités, par exemple la connexion d’énergie est

{displaystyle e}

$E$ et impulsion

{displayStyle {vec {p}}}

${vec {p}}$ une particule de la masse

{displaystyle m}

$m$ Alors pas

{displayStyle e ^ {2} = m ^ {2} c ^ {4} + {vec {p}} ^ {, 2} c ^ {2}}

$E^{2}=m^{2}c^{4}+{vec {p}}^{,2}c^{2}$ , plutôt

{displayStyle e ^ {2} = m ^ {2} + {vec {p}} ^ {, 2}}

$E^{2}=m^{2}+{vec {p}}^{,2}$ .

Quiconque souhaite reprendre l’équation dans le système international des unités (SI) à partir d’une équation en unités naturelles doit avoir chaque résumé avec tant de facteurs

{DisplayStyle C}

$c$ Multipliez que les deux côtés de l’équation et chaque résumé ont les mêmes unités SI. Par exemple, l’unité énergétique d’une masse dans le SI a le carré d’une vitesse et une impulsion l’unité de mesure d’une masse de vitesse. Donc dans la formule

{displayStyle e ^ {2} = m ^ {2} + {vec {p}} ^ {, 2}}

$E^{2}=m^{2}+{vec {p}}^{,2}$ Sur le côté droit dans les tailles de la même unité de mesure, l’énergie parfois de l’énergie, comme à gauche, le carré de masse doit donc être inclus

{displaystyle c ^ {4}}

$c^{4}$ et le pouls carré avec

{displaystyle c ^ {2}}

$c^{2}$ être multiplié. Vous obtenez donc l’équation valide dans le SI

{displayStyle e ^ {2} = m ^ {2}, c ^ {4} + {vec {p}} ^ {, 2}, c ^ {2}.}

$E^{2}=m^{2},c^{4}+{vec {p}}^{,2},c^{2}.$

Les informations dans les systèmes de télécommunications se propagent à 100% (vide, espace, pratiquement aussi air) de la vitesse de la lumière avec 70% (fibre optique). Cela crée des temps de retard qui ne peuvent pas être évités. La distance maximale entre deux emplacements est d’environ 20 000 km le long de la surface de la Terre. Cela correspondrait à 67 ms d’exécution à une vitesse de lumière sous vide. Le temps de transmission réel est toujours plus long. En cas de transmission atmosphérique, la vague se reflète dans les différentes couches de l’atmosphère et sur le sol et doit couvrir un chemin plus long.

Les microprocesseurs travaillent aujourd’hui avec des fréquences d’horloge de 1 à 5 GHz. Pendant une horloge, les signaux électriques dans les circuits avec un couvercle diélectrique à faible ke entre 5 et 20 cm. Ces termes ne sont pas négligeables lors de la conception de circuits.

Les satellites géostationnaires sont à 35 786 km au-dessus de l’équateur. Afin d’obtenir une réponse aux signaux téléphoniques ou télévisés de cette manière, le signal doit avoir couvert au moins 144 000 km: de l’émetteur au satellite, puis au destinataire, puis de la même manière. Ce terme est d’environ 480 ms.

Les sondes de chambre sont souvent situées dans leurs destinations plusieurs millions ou milliards de kilomètres de la Terre. Même à la vitesse de la lumière, les signaux radio sont sur la route pendant plusieurs minutes à des heures. La réponse à la Terre prend à nouveau le même temps. Les véhicules extraterrestres tels que l’opportunité Mars-Rover doivent donc être en mesure de reconnaître automatiquement les contrôles et les dangers, car la station de sol ne peut réagir qu’aux incidents quelques minutes plus tard.

À partir des équations de Maxwell, il s’ensuit que les champs électriques et magnétiques peuvent vibrer et transporter l’énergie à travers l’espace vide. Les champs d’une équation d’onde, similaire aux ondes mécaniques et aux vagues d’eau, obéissent. Les ondes électromagnétiques transmettent l’énergie et les informations, qui sont utilisées dans les applications techniques pour la radio, la radio ou le laser.

Table of Contents

Arbre ordinaire ou arbre sphérique dans le vide [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Selon les équations de Maxwell, la vitesse des niveaux ou des ondes électromagnétiques sphériques dans le vide est la réciprocité de la racine du produit du champ électrique constant

{displayStyle Varsilon _ {0}}

$varepsilon _{0}$ et le champ magnétique constant

{displaystyle mu _ {0} colon}

${displaystyle mu _{0}colon }$

{DisplayStyle c = {frac {1} {sqrt {varepsilon _ {0}, mu _ {0}}}}}}}}}}

De cela, Maxwell a calculé en 1865 avec les valeurs alors connues pour

{displayStyle Varsilon _ {0}}

$varepsilon _{0}$ et

{displayStyle mu _ {0}}

$mu _{0}$ la valeur de

{displayStyle 310,740; {texte {km / s}}}

${displaystyle 310,740;{text{km/s}}}$ et conclu:

“Cette vitesse est si proche de la vitesse de la lumière, afin que nous ayons une raison forte de supposer que la lumière elle-même (y compris le rayonnement thermique et d’autres rayonnements, si c’est le cas), est une onde électromagnétique.”

L’hypothèse de Maxwell a été confirmée dans toutes les observations du rayonnement électromagnétique.

Arbre ordinaire ou arbre sphérique dans un milieu [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Dans un milieu, les deux constantes de champ sont modifiées par le matériau, qui est dû aux facteurs auteur relatif

{displayStyle Varsilon _ {Mathrm {r}}}

$varepsilon _{mathrm {r} }$ et perméabilité relative

{displayStyle mu _ {mathrm {r}}}

$mu _{mathrm {r} }$ est pris en compte. Les deux s’accrochent à la fréquence

{displayStyle Omega}

$omega$ loin. La vitesse de la lumière dans le milieu est en conséquence

{DisplayStyle c_ {text {medium}} (omega) =} {sqrt {1}} = {frac {1} {0}, varepsilon _ {mathrm {r}} (oméga), dans _ {0}, mu _ {mathrm {r}}. t {C} {Mathrm {r}} (Omega), mu _ {Omega)}}}}

Le rapport de la vitesse de la lumière sous vide à celle d’un milieu est l’indice de réfraction (dépendant de la fréquence)

{displaystyle n}

$n$ du milieu. La connexion de l’indice de réfraction avec la permittivité relative et la perméabilité relative signifie également Relation Maxwellsche:

{Dislastyle n (omega) = {frac {c} {medium}} = {sqrt {varepsilon _ {mathrm {r}} (oméga)}}} (oméga)}}} (oméga)}}}

Le point rouge se déplace avec la vitesse de phase (moyenne), les points verts à la vitesse du groupe

En raison de la dépendance généralement donnée sur

{displayStyle Varsilon _ {Mathrm {r}}}

$varepsilon _{mathrm {r} }$ et

{displayStyle mu _ {mathrm {r}}}

$mu _{mathrm {r} }$ De la fréquence de la vague, il convient de noter que

{displayStyle c_ {mathrm {Medium}}}

${displaystyle c_{mathrm {medium} }}$ La vitesse de phase dans le milieu mentionné avec les points de la même phase (par exemple les minima ou les maxima) progresse un arbre plat avec une amplitude constante. La courbe d’enveloppe d’un ensemble d’ondes spatialement limité, en revanche, se plante avec la vitesse du groupe. Dans les médias, ces deux vitesses diffèrent plus ou moins. En particulier, un indice de réfraction signifie

{displayStyle n <1}

$n<1$ seulement que les montagnes des vagues sont plus rapides que

{DisplayStyle C}

$c$ diffuser. Les forfaits d’onde avec lesquels les informations et l’énergie sont transportées sont encore plus lentes que

{DisplayStyle C}

$c$ . ^[3]

Onde transversale modulée dans le vide [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Selon les équations de Maxwell, la vitesse de la lumière indépendante des résultats de la longueur d’onde

{DisplayStyle c = 1 / {sqrt {varepsilon _ {0}, mu _ {0}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}

$c=1/{sqrt {varepsilon _{0},mu _{0}}}$ u. a. En cas de vague plate avec une direction de reproduction bien définie dans le vide. En revanche, chaque onde lumineuse pratiquement réalisable a toujours un certain profil de jet. Si cela est montré comme une superposition de niveaux de vagues avec des directions reproductrices légèrement modifiées, les niveaux individuels ont tous la vitesse de lumière sous vide

{DisplayStyle C}

$c$ Cependant, cela ne s’applique pas à la vague causée par la superposition. Il en résulte une onde légèrement lente. Cela pourrait également être démontré sur des rayons Bessel de forme spéciale de micro-ondes et de lumière visible, même pour la vitesse des photons individuels. ^[4]^[5]Avec toutes les ondes lumineuses pratiquement réalisables, même avec des rayons laser fortement groupés, cet effet est négligeable.

La lumière est plus lente dans le vide, et comme il était dérivé ci-dessus, il y a

{displayStyle c _ {, mathrm {medium}} = {c} / {n}}

${displaystyle c_{,mathrm {Medium} }={c}/{n}}$ Avec un indice de réfraction

{displaystyle n}

$n$ c’est supérieur à 1. ^[6]

Dans l’air près du sol, la vitesse de la lumière est d’environ 0,28 ‰ plus bas que dans le vide (soit environ 299 710 km / s), dans l’eau, il est d’environ 225 000 km / s (- 25%) et dans des verres avec un indice de rupture élevé jusqu’à 160 000 km / s (- 47%).

Dans certains milieux tels que Bose-Einstein-Capaciters ou Crystaux photoniques, il y a une très grande dispersion pour certaines longueurs d’onde. La lumière se propage clairement ralenti. ^[7]En 1999, le groupe de recherche du physicien danois Lene Hau a pu apporter de la lumière à une vitesse de groupe d’environ 17 m / s. ^[8]

Borde deux supports transparents ensemble, de sorte que la vitesse différente de la lumière dans les deux milieux provoque la rupture de la lumière sur l’interface. Étant donné que la vitesse de la lumière dans le milieu dépend également de la longueur d’onde de la lumière, la couleur différente de la lumière est cassée différemment et que la lumière blanche se divise dans ses différentes partages de couleurs. Cet effet peut être z. B. Observez directement à l’aide d’un prisme.

Dans un milieu, les particules peuvent être plus rapides que la lumière dans le même milieu. Lorsqu’ils sont chargés électriquement, comme les électrons ou les protons, l’effet Tscherenkow se produit: les particules rayonnent la lumière, tout comme un avion submergé traîne le sons des overs. Cela peut être observé, par exemple, dans les réacteurs de la piscine. Il y a de l’eau entre les éléments de carburant. Les paris des produits de fission se compose d’électrons plus rapides que la vitesse de lumière dans l’eau. La lumière Tscherenkow que vous avez remise rend l’eau bleue.

L’effet Tscherenkow est utilisé dans les sous-tecteurs pour prouver les particules invitées rapidement.

La vitesse de lumière sous vide comme vitesse de bordure massive: si sa vitesse va à l’encontre de la vitesse de la lumière, l’énergie augmente, c’est-à-dire

{displayStyle e (v)}

Les pièces sans masse sont toujours et dans chaque système inertiel à vitesse lumineuse. La plus grande particule de nœud de poule de masse qui montre cette propriété est le photon. Il transmet l’interaction électromagnétique, qui détermine une grande partie de la physique quotidienne. Les particules de nœud de pouce supplémentaires sont les glluons dans le modèle standard de physique des particules, les particules intermédiaires de la forte interaction. Les pièces avec une masse qui diffèrent de zéro sont toujours plus lentes que la lumière. Si vous l’accélérez, votre énergie grandit

{displayStyle e (v)}

$E(v)$ En raison de la relation d’impulsion d’énergie relativiste en fonction de

{displayStyle e (v) = {frac {m, c ^ {2}} {sqrt {1- {v} ^ {2} / c ^ {2}}}}.}

Y a-t-il

{DisplayStyle V}

$v$ La vitesse de la particule par rapport au système inertiel choisi pour la description du processus. Plus la quantité de vitesse des particules est proche

{DisplayStyle V}

$v$ À la vitesse de la lumière

{DisplayStyle C}

$c$ est l’occasion plus approche du quotient

{displayStyle v ^ {2} / c ^ {2}}

$v^{2}/c^{2}$ La valeur 1 sur, et plus la racine devient petite dans le dénominateur. Plus la vitesse des particules s’approche de la vitesse de la lumière, plus l’énergie requise pour cela devient. Avec enfin une énergie élevée, vous pouvez accélérer une particule comme vous le souhaitez, mais vous ne pouvez pas y parvenir.

La relation entre l’énergie et la vitesse prédite par la théorie de la relativité a été documentée dans diverses expériences.

Il a Effets sur la technologie des accélérateurs de particules. Les orbites d’un z. B. Dans un paquet d’électrons synchrotron-circulaire ne change à peine lors de l’accélération; La synchronisation des champs alternatifs accélérés individuels peut donc être constant. En revanche, il doit être adapté en continu à la vitesse croissante des particules plus lourdes qui sont fournies à une vitesse inférieure.

En physique et en astronomie, les vitesses apparaissent> dans certains cas> c sur. Cependant, ce n’est pas une véritable vitesse de superposition dans le sens de la transmission d’informations:

Les objets astronomiques extrêmement distants se déplacent de notre galaxie à une vitesse de superposition. La raison en est pas un mouvement supérieur dans le Espace, mais l’expansion des Pièces.
Certains jets cosmiques semblent avoir des vitesses> c avoir. Cependant, il s’agit d’un effet géométrique de l’observation en raison de différentes longueurs de lumière.
La phase ou la vitesse de groupe des ondes électromagnétiques peut dans certains cas> c être; Cependant, la vitesse du signal est cruciale pour la transmission des informations et de la causalité. Il en va de même pour les tunnels superluminaires.

Les équations de la théorie spéciale de la relativité pourraient également être respectées par des particules qui sont toujours plus rapides qu’à la vitesse de la lumière, donc des tachyons. Mais ceux-ci sont purement hypothétiques; Il n’y a aucune indication expérimentale de leur existence.

Spéculation sur la finité [ Modifier | Modifier le texte source ]]

La question de savoir si la lumière se propage infiniment rapidement ou si elle a une vitesse finie était déjà intéressante pour la philosophie de l’antiquité. La lumière retrace un kilomètre en seulement trois microsecondes. Avec les options d’observation de l’antiquité, un faisceau lumineux est apparemment déjà en même temps en même temps en même temps en même temps.

Néanmoins, Empédocles croyait déjà (environ 450 avant JC), la lumière était quelque chose qui est en mouvement et avait donc besoin de temps pour couvrir les distances. Aristote, en revanche, a déclaré que la lumière venait de la simple présence d’objets, mais n’était pas en mouvement. Il a déclaré que la vitesse devrait autrement être si énorme qu’elle était au-delà de l’imagination humaine. En raison de sa réputation et de sa influence, la théorie d’Aristote a trouvé l’acceptation générale.

Une ancienne théorie de la vision a supposé que la lumière devait voir était émise par l’œil. Un objet doit donc être vu lorsque les rayons lumineux sortent de l’œil. S’appuyant sur cette idée, Heron von Alexandria a également préconisé la théorie aristotélicienne. Il a déclaré que la vitesse de la lumière devait être infiniment grande, car vous pouvez voir les étoiles lointaines vous-même dès que vous ouvrez les yeux.

En revanche, l’idée d’une vitesse finie de la lumière s’est également propagée dans le monde oriental. En particulier, les philosophes et scientifiques persans Avicenne et Alhazen (tous deux vers l’an 1000) pensaient que la lumière avait une vitesse finie. Cependant, leurs partisans étaient envers les partisans de la théorie aristotélicienne en minorité.

Au début du XVIIe siècle, l’astronome Johannes Kepler pensait que la vitesse de la lumière était infinie, du moins dans le vide, car l’espace vide pour la lumière n’est pas un obstacle. Ici, l’idée semble que la vitesse d’un faisceau lumineux pourrait dépendre du milieu croisé.

Francis Bacon a fait valoir que la lumière ne devait pas nécessairement être infiniment rapide, mais peut-être seulement plus rapide que perceptible.

René Descartes a pris une vitesse de lumière infiniment grande. Le soleil, la lune et la terre se trouvent dans une ligne pendant une éclipse solaire. Descartes a fait valoir que ce corps céleste pour un observateur ne semblait pas être en série lorsque la vitesse de la lumière était enfin. Comme un tel effet n’a jamais été observé, il s’est vu confirmé dans son hypothèse. Descartes croyait tellement d’une vitesse de lumière infiniment grande qu’il était convaincu que sa vision du monde s’effondrerait si c’était finalement.

Vers 1700, les théories d’Isaac Newton et de Christiaan Huygens étaient confrontées à une vitesse de lumière finie. Newton a vu la lumière comme un flux de particules, tandis que Huygens a interprété la lumière comme une vague. Les deux ont pu expliquer la loi de réfraction par proportion (Newton) ou, inversement, proportionnel (Huygens) à l’indice de réfraction. L’idée de Newton a été réfutée depuis les interférences et le virage depuis le 19e siècle et la vitesse dans les médias pourrait être mesurée.

Puisqu’il y a eu la première mesure de la vitesse de la lumière à l’époque de Huygens, qui était à son avis beaucoup trop élevée pour atteindre les corps avec la masse, il a proposé un milieu de fond élastique (ni visuel ni mesurable) avec l’éther qui permet la propagation des ondes, similaire au son dans l’air.

Mesure de la vitesse de la lumière [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Structure expérimentale de l’expérience Fizeau

Structure expérimentale de l’expérience Foucault

Vers 1600, Galileo Galilei a été le premier à mesurer la vitesse de la lumière avec des méthodes scientifiques en affichant lui-même et un assistant avec une étoile de signal sur deux collines avec une distance bien connue. L’assistant doit retourner le signal Galileis immédiatement. Avec une méthode comparable, il avait déjà réussi à déterminer la vitesse du son. À son étonnement, après avoir déduit le temps de réponse de l’assistant, il ne restait pas de temps reproductible. Cela n’a pas changé lorsque la distance a été augmentée à la visibilité maximale possible des lanternes. En 1629, Isaac Beeckman a proposé une version modifiée de l’expérience, dans laquelle la lumière doit être reflétée par un miroir. Descartes a critiqué des expériences telles que superflues, car des observations plus précises avaient déjà été effectuées à l’aide de l’éclipse solaire et avaient donné un résultat négatif. Néanmoins, l’Accademia del Cimento a répété l’expérience. Les lampes étaient à environ un mile de distance. Encore une fois, aucun délai n’a pu être observé. Cela semblait confirmer l’acceptation par Descartes d’une propagation infiniment rapide de la lumière. Galilei et Robert Hooke, en revanche, ont interprété le résultat par une manière que la vitesse de la lumière était si élevée qu’elle ne pouvait pas être déterminée avec cette expérience.

La première preuve que la vitesse de la lumière est finalement succédé à l’astronome danois Ole Rømer en 1676. Il a trouvé une durée fluctuante pour les signaux d’horloge de Jupiter (entrée de la lune Jupiter dans l’ombre de Jupiters), tandis que la Terre de la Terre a été servie comme référence de temps stable de ce côté. Il a indiqué un terme de la lumière de 22 min pour le diamètre de la Terre. La bonne valeur est plus courte (16 min 38 s). Étant donné que Rømer ne connaissait pas le diamètre du chemin de fer de la Terre, il n’a donné aucune valeur pour la vitesse de la lumière. Cela a fait Christiaan Huygens deux ans plus tard. Il a fait référence au temps de fonctionnement de Rømer au diamètre du sol de la terre, qui est presque correctement spécifié par Cassini 1673, autour du soleil (voir parallaxe du soleil pour une amélioration progressive de cette valeur) et a atteint une vitesse de lumière de

{displayStyle 213 000; {texte {km / s}}}

${displaystyle 213,000;{text{km/s}}}$ .

James Bradley a trouvé une méthode astronomique différente en 1728 en déterminant les fluctuations des positions des étoiles par un angle de 20 ″ pendant la circulation de la terre autour du soleil (aberration). Ses mesures ont été la tentative d’observer la parallaxe des étoiles fixes afin de déterminer leurs distances. Bradley a calculé que la lumière

{DisplayStyle 10,210}

${displaystyle 10,210}$ -est plus rapide que la Terre en circulation (erreur de mesure de 2%). Sa mesure (publiée en 1729) a été considérée comme une preuve supplémentaire d’une vitesse finie de la lumière et – en même temps – pour le système mondial copernicien. Cependant, il avait également besoin du rayon des chemins de fer de la Terre pour calculer la vitesse de la lumière.

Armand Fizeau a atteint la première détermination terrestre de la vitesse de la lumière avec la méthode d’équipement. En 1849, il a envoyé la lumière à travers un équipement rotatif sur un miroir à plusieurs kilomètres, ce qui l’a reflété à travers l’équipement. Selon la rapidité avec laquelle l’équipement tourne, la lumière réfléchie qui a réussi un écart de l’équipement sur le chemin est tombé sur une dent, ou il revenit à nouveau un écart, et ce n’est qu’alors que vous pouvez le voir. À ce moment-là, Fizeau a obtenu une valeur de 5%.

Léon Foucault a encore amélioré la méthode en 1850 en réduisant considérablement les voies de mesure avec la méthode du niveau rotatif. Il a pu démontrer la dépendance des matériaux de la vitesse de la lumière pour la première fois: la lumière se propage plus lentement dans d’autres supports que dans l’air. Dans l’expérience, la lumière tombe sur un miroir rotatif. Il est distrait de cela à un miroir solide, où il se reflète sur le miroir rotatif. Cependant, puisque le miroir rotatif a maintenant tourné, le faisceau lumineux ne se reflète plus sur le point de départ. En mesurant le décalage du point, il est possible de déterminer la vitesse de la lumière avec une fréquence rotative connue et des distances connues. Foucault a publié son résultat en 1862 et a donné

{DisplayStyle C}

$c$ pour

{DisplayStyle 298 000}

${displaystyle 298,000}$ Kilomètre par seconde.

Simon Newcomb et Albert A. Michelson ont de nouveau construit sur l’appareil de Foucault et amélioré le principe. En 1926, Michelson a également utilisé des niveaux de prisme rotatifs en Californie pour envoyer un faisceau lumineux du mont Wilson au mont San Antonio. Il a gagné

{displayStyle 299,796; {texte {km / s}}}

${displaystyle 299,796;{text{km/s}}}$ , seulement 12 ppm ci-dessus la valeur d’aujourd’hui.

Valeurs historiques pour la vitesse de la lumière
Année	Chercheur	Méthode	Vitesse légère en km / s
Vers 1620	Galilée	Temps de délai de l’observation des lanternes couvertes à la main	Au moins plusieurs km / s
1676/78	Ole Rømer / Christiaan Huygens	Temps de temps dans les observations astronomiques	${DisplayStyle 213 000}$
1728	James Bradley	Aberration	${DisplayStyle 301 000}$
Vers 1775	?	Vénus-transit 1769	${Displaystyle 285 000}$
1834	Charles Wheatstone	Méthode de miroir de virage pour mesurer la vitesse du courant électrique	${DisplayStyle 402,336}$
1849	Armand Fizeau	Méthode de vitesse	${DisplayStyle 315 000}$
1851	Léon Foucault	Méthode du miroir rotatif	${DisplayStyle 298 000 pm 500}$
1865	James Clerk Maxwell	Équations de Maxwell	${DisplayStyle 310,740}$
1875	Cornes Alfred	Méthode du miroir rotatif	${DisplayStyle 299 990}$
1879	Albert A. Michelson	Méthode du miroir rotatif	${DisplayStyle 299,910pm 50}$
1888	Heinrich Hertz	Mesure de fréquence et de longueur d’onde des ondes radio debout	${Displaystyle 300 000}$
1926	Albert A. Michelson	Méthode du miroir rotatif	${DisplayStyle 299,796pm 4}$
1947	Louis Essen, Albert Gordon-Smith	Résonateur de la cavité électrique	${DisplayStyle 299,792pm 3}$
1958	Keith Froome	Interféromètre	${displayStyle 299,792 {,} 17h 0 {,} 1}$
1973	Groupe de rocher au NBS	Lasermesmung	${displayStyle 299,792 {,} 4574pm 0 {,} 001}$
1983	Définition du CGPM	Détermination de la vitesse de la lumière en redéfinissant le compteur	${DisplayStyle 299 792 {,} 458}$

À la constance de la vitesse de la lumière [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Premières considérations [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Avec ses études sur l’aberration de 1728, James Bradley a non seulement déterminé la vitesse de la lumière lui-même, mais a également fait des déclarations sur sa cohérence pour la première fois. Il a observé que l’aberration pour toutes les étoiles dans le même sens de vue varie de la même manière au cours d’une année. Il a conclu que la vitesse, avec la lumière étoilée sur Terre, est la même pour toutes les étoiles dans le cadre de sa précision de mesure.

Afin de clarifier si cette vitesse d’entrée dépend de la question de savoir si la Terre se déplace autour du soleil vers une étoile ou loin de lui, cette précision de mesure n’était pas suffisante. François Arago a examiné cette question pour la première fois en 1810 sur la base de la mesure de la lumière étoilée dans un prisme de verre. Selon le corpusculaire de la lumière acceptée à l’époque, il s’attendait à un changement dans cet angle d’une taille mesurable, car la vitesse de la lumière de l’étoile incidente devrait ajouter à la vitesse de la terre autour du soleil. Cependant, il n’y a pas eu de fluctuations mesurables dans l’Ablenkwinkel au cours de l’année. Arago a expliqué ce résultat avec la thèse que la lumière étoilée était un mélange de vitesses différentes, tandis que l’œil humain ne pouvait en percevoir que l’un de celui-ci. Du point de vue d’aujourd’hui, cependant, sa mesure peut être considérée comme la première détection expérimentale de la constance de la vitesse de la lumière.

Avec l’avènement de l’idée de la lumière comme phénomène d’onde, Augustin Fresnel a formulé une interprétation différente de l’expérience d’Arago en 1818. Après cela, l’analogie entre les ondes mécaniques et les ondes légères a conclu l’idée que les ondes légères doivent se propager dans un certain médium, l’éther So-appelé, tout comme les ondes d’eau se propagent dans l’eau. L’éther doit représenter le point de référence pour un système inertiel préféré. Fresnel a expliqué le résultat d’Arago en supposant que cet éther était partiellement transporté à l’intérieur de la matière, dans ce cas dans le prisme utilisé. Le degré de réalisation dépendrait de l’indice de réfraction de manière appropriée.

Michelson-Morley-Experiment [ Modifier | Modifier le texte source ]]

En 1887, Albert A. Michelson et Edward W. Morley ont effectué une expérience importante pour déterminer la vitesse de la Terre par rapport à cet éther supposé. À cette fin, la dépendance du terme léger a été examinée sur l’état de mouvement de l’éther. Contrairement aux attentes, l’expérience a toujours abouti aux mêmes termes. Les répétitions de l’expérience sur différentes phases de la circulation de la Terre autour du soleil ont toujours conduit au même résultat. Une explication basée sur un éther à long terme à travers la terre dans son ensemble a échoué car dans ce cas, il n’y avait pas d’aberration avec des étoiles perpendiculaires à la direction du mouvement de la terre.

Une solution avec l’électrodynamique Maxwell a été obtenue avec la contraction de la longueur proposée par George Fitzgerald et Hendrik Lorentz. Lorentz et Henri Poincaré ont en outre développé cette hypothèse en introduisant la dilatation de temps, bien qu’elles combinent cela avec l’acceptation d’un éther hypothétique, l’état de mouvement en principe n’a pas pu être déterminé. Cela signifie que dans cette théorie, la vitesse de la lumière n’est “réelle” que constante dans le système éther, quel que soit le mouvement de la source et de l’observateur. Entre autres choses, cela signifie que les équations de Maxwell ne devraient prendre la forme habituelle que dans le système éther. Cependant, cela a été pris en compte par Lorentz et Pinincaré en introduisant la transformation de Lorentz de telle manière que la vitesse de lumière «apparente» soit également constante dans tous les autres systèmes de référence et donc Tout le monde peut prétendre se reposer dans l’éther. (La transformation de Lorentz n’a donc été interprétée que comme une construction mathématique, tandis qu’Einstein (1905) devrait révolutionner toutes les idées précédentes sur la structure de l’espace-temps, voir ci-dessous). Poincaré a toujours trouvé en 1904 que la principale caractéristique de la théorie de Lorentzsche était l’inévitable de la vitesse de la lumière pour tous les observateurs, quel que soit leur état de mouvement Par rapport à l’éther (Voir Lorentzsche Ether Theory). Cela signifie aussi pour Poincaré existé L’éther.

Cependant, une théorie dans laquelle le système d’éther a été acceptée comme existant, mais est restée inconnue, était très insatisfaisante. Einstein (1905) a trouvé une solution au dilemme avec la théorie spéciale de la relativité en abandonnant les idées conventionnelles de l’espace et du temps et par le principe de la relativité et de la lumière de la lumière comme Points de départ ou postulats remplacé par sa théorie. Cette solution était officiellement identique à la théorie de H. A. Lorentz, mais comme avec une théorie des émissions, elle est sortie sans “éther”. Il a pris la lumière de la lumière de l’éther de Lorentzschen, comme il l’a expliqué en 1910, contrairement à Poincaré et Lorentz qu’il était du tout insensé en raison de l’égalité des systèmes de référence et donc de la indétectabilité de l’éther. ^[9]En 1912, il a résumé ceci: ^[dix]

«Il est généralement connu qu’une théorie des lois de transformation de l’espace et du temps à elle seule ne peut être fondée sur le principe de la relativité. Comme on le sait, cela est lié à la relativité des termes «simultanéité» et «forme du corps en mouvement». Afin de combler cette lacune, j’ai introduit le principe de la constance de la vitesse de la lumière qui a été emprunté à la théorie de H.A. Lorentz sur l’éther de lumière au repos, qui, comme le principe de la relativité, contient une condition physique physique qui ne semblait être justifiée que par les expériences pertinentes (tentatives de Ficeau, Rowland, etc.). ”

L’indépendance de la vitesse de la lumière par rapport à la vitesse de l’observateur uniforme est donc la base de la théorie de la relativité. Cette théorie est généralement acceptée depuis des décennies en raison de nombreuses expériences très précises.

Indépendance de la source [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Avec l’expérience Michelson-Morley, la consistance de la vitesse de la lumière a été confirmée pour un observateur se déplaçant avec la source de lumière, mais en aucun cas pour pas avec la source, les observateurs ont déplacé. Parce que l’expérience peut également être expliquée avec une théorie des émissions, selon laquelle la vitesse de la lumière dans tous les systèmes de référence uniquement Constant par rapport à la source d’émission IS (c’est-à-dire dans les systèmes où la source se déplace avec ± V, la lumière se propageait donc avec C ± V). Albert Einstein a également brièvement considéré une telle hypothèse avant 1905, ^[11]Ce qui était également la raison pour laquelle il a toujours utilisé l’expérience MM dans ses écrits comme confirmation du principe de la relativité, mais pas comme confirmation de la lumière de la lumière. ^[douzième]

Cependant, une théorie des émissions nécessiterait une reformulation complète de l’électrodynamique, tandis que le grand succès de la théorie de Maxwell a parlé. La théorie des émissions a également été réfutée expérimentalement. Par exemple, les chemins observés à partir de la Terre devraient être déformés par des étoiles doubles à différentes vitesses de lumière, mais cela n’a pas été observé. En cas de désintégration avec approximativement

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$c$ Moving π ⁰-Les ménages auraient dû reprendre la vitesse des Mésons et auraient dû se déplacer environ au double de la vitesse de la lumière, mais ce n’était pas le cas. L’effet SAGNAC démontre également l’indépendance de la vitesse de la lumière par rapport au mouvement de la source. Toutes ces expériences trouvent leur explication dans la théorie spéciale de la relativité, qui entre autres. a dit: La lumière ne dépasse pas la lumière.

Vitesse variable de lumière et cohérence dans l’univers observable [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Bien que la constance de la vitesse de la lumière ait été prouvée expérimentalement, il n’y a pas d’explication suffisamment convaincante pour votre cohérence et sa valeur particulière. La gravité quantique de boucle, par exemple, dicte que la vitesse d’un photon ne peut pas être définie comme une constante, mais que sa valeur dépend de la fréquence des photons. ^[13]En fait, il y a des théories selon lesquelles la vitesse de la lumière change avec l’âge de l’univers et qu’elle n’était pas constante dans l’univers précoce. Albrecht et Magueijo ^[14]Montrez que les équations d’évolution cosmologique, ainsi qu’une vitesse variable de la lumière, peuvent résoudre les problèmes de l’horizon, de la planéité et de la constante cosmologique. L’acceptation d’un espace-temps avec des dimensions de trois pièces et deux fois fournit une explication naturelle de la constance de la vitesse de la lumière dans l’univers observable et également du fait que la vitesse de la lumière variait dans l’univers précoce. ^[15]

Signification pour l’espace et le temps [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Avec le développement de la théorie de la relativité au début du 20e siècle, il est devenu clair que

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$c$ D’une importance fondamentale pour la structure de l’espace et du temps, bien au-delà des phénomènes électrodynamiques. La gravitation doit également se propager à cette vitesse. Après la détection directe des ondes gravitationnelles, cela pourrait être confirmé avec une haute précision en 2017. Une analyse de l’événement GW170817 a montré que la déviation relative au maximum entre – 3 C’est ^{– 15}et + 7 C’est ^{– 16}peut mentir. ^[16]

Travail original:

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