Poradniki Eksperta

Prędkość światła jest parametrem, który pozwala zrozumieć wiele procesów zachodzących wokół Ciebie. Ma także wpływ na technologie wykorzystywane w nowoczesnej elektronice i sprzęcie RTV. Zapraszamy do lektury!

Prędkość światła – co to takiego?


Prędkość światła jest parametrem, który określa szybkość rozprzestrzeniania się fali elektromagnetycznej w próżni, ale także ośrodkach materialnych. Zależy od kontekstu, który jest ujęty w badaniach. Prędkość mierzona w próżni jest największa. To tym samym największa prędkość znana i zmierzona przez człowieka. Faktycznie, liczby robią ogromne wrażenie. Ile wynosi prędkość światła w próżni? To aż 299 792 458 metrów na sekundę! To niespełna 300 tysięcy kilometrów pokonywanych w 1/60 minuty! Należy także zauważyć, że jest to parametr stały. W próżni prędkość światła jest niezmienna, stąd oznaczenie literą „c”. Już Albert Einstein udowadniał, że jest to parametr stały. Choć przez ostatnie kilkadziesiąt lat naukowcy próbowali obalić to stwierdzenie, nowoczesne metody badawcze nie były w stanie podważyć wyliczeń legendarnego naukowca. Jest to kolejna teoria, która okazała się w pełni wiarygodna, mimo, że powstała w czasach, gdy możliwości techniczne były mocno ograniczone. Potwierdza to tylko przekonanie o tym, jak genialnym naukowcem był Einstein.

Smartfony w naszej ofercie:

Od czego zależy prędkość światła?

Jak już napisaliśmy, w przypadku próżni, prędkość światła jest wartością stałą i wynosi 299 792 458 metrów na sekundę. Ciężko wyobrazić sobie nam równie szybkie poruszanie się innych obiektów. A co, jeśli światło będzie poruszało się w innych warunkach? Jeśli zmienimy ośrodek materialny, prędkość poruszania się fali elektromagnetycznej spadnie. Ostateczna wartość zależy do rodzaju przeszkody, która będzie do pokonania.


Dlaczego tak się dzieje? Spotkanie oporu utrudnia przemieszczanie się obiektu. Przypomnij sobie, jak ciężko chodzi się w wodzie, gdy zanurzymy się do wysokości pasa. Choć oczywiście nie jest to sytuacja analogiczna, osobom niezorientowanym w prawach fizyki może zobrazować opisywane zjawisko. Ośrodki materiale pobudzają fale do drgań ładunków elektrycznych. Te z kolei wracają do pierwotnego stanu, ale wypuszczone fale są opóźnione w stosunku do tych, które zostały dostarczone do ośrodka w pierwszej kolejności. Dochodzi zatem do swoistego spowolnienia światła.

Ciężko oszacować wyniki dotyczące prędkości fal elektromagnetycznych w takim wypadku. Wiadomo jednak, że wartości te ulegają zmianie i każde z takich zjawisk można zmierzyć za pomocą detektora modulowanego. Z pomocą jak zwykle przychodzi technika, która przesuwa bariery badawcze o kolejne etapy.

Czy osiągnięcie większej prędkości będzie kiedykolwiek możliwe?

Ludzkość wielokrotnie przesuwała granice swoich możliwości. Na przestrzeni setek tysięcy lat ewoluowaliśmy nie tylko jako rasa, ale również zmieniły się nasze narzędzia, a także perspektywa postrzegania poszczególnych zjawisk. Jeszcze sto lat temu mało kto mógł wyobrazić sobie, że nasze telefony będą mieściły się w kieszeni, a za ich pomocą będzie możliwe łączenie się z całym światem. Nie można więc zaprzeczyć tezie, że kiedyś naukowcom uda się wprowadzać obiekty w prędkość większą od osiąganej przez fale świetlne. Nie jest to jednak takie proste. Nie zależy to bowiem jedynie od siły przyspieszenia, ale także konstrukcji poruszającego się elementu.


 Pamiętaj, że fale elektromagnetyczne, czyli światło, przenoszone jest przez fotony. Są to cząstki materii, które cechuje zerowa masa spoczynkowa. To właśnie między innymi ten warunek sprawia, że możliwe jest osiągnięcie zawrotnej prędkości 299 792 458 metrów na sekundę.


Jeśli więc podjęte zostaną próby wprowadzenia w ruch o takiej prędkości innego obiektu, który nie będzie posiadał zerowej masy spoczynkowej, będzie to nie lada wyzwanie. W takim wypadku będzie potrzebne zapewnienie niezwykle potężnych pokładów energii, która zapewni odpowiedni poziom szybkości. Zwłaszcza, że należy uwzględnić także opór występujący podczas nabierania prędkości. Im ona większa, tym wyższa jest masa obiektu wprawionego w ruch.


Wniosek jest więc prosty. Przyspieszenie generuje coraz większe trudności, a więc potrzeba coraz większych ilości energii, która zapewni siłę kinetyczną. Osiągnięcie równej prędkości, co fotony, jest więc na ten moment niemożliwe. Ewentualne pokonanie trudności oznaczałoby złamanie praw fizyki, które znamy.

prędkość światła

Prędkość światła, a ludzkie zmysły

Czy prędkość światła osiągana w próżni jest możliwa do oceny przez ludzkie zmysły? Zdecydowanie nie. Choć nasze receptory są bardzo rozwinięte, a mózg jest niezwykle sprawnym organem, człowiek nie jest w stanie zbadać, ani ocenić tak zawrotnych prędkości. Na szczęście dysponujemy odpowiednimi narzędziami, aby dokonywać tak ekstremalnych pomiarów. 


Choć prędkość osiągana przez światło robi wrażenie, weź pod uwagę fakt, że nadal potrzebuje ono około 8,5 minuty, aby pokonać odległość między Słońcem i Ziemią. To tylko potwierdza, jak ogromny jest wszechświat. Dystanse pomiędzy jego poszczególnymi zakamarkami są potężne. Ich pokonanie wymaga osiągnięcia bardzo wysokich prędkości, choćby częściowo zbliżonych do tej osiąganej przez fale elektromagnetyczne. Odległości liczone pomiędzy galaktykami i poszczególnymi planetami liczone są w latach świetlnych. Zastanawiasz się ile to? Jeden rok świetlny do mniej więcej 9,5 biliona kilometrów. Dokładnie taką odległość pokonuje światło w próżni w ciągu jednego roku juliańskiego.

Komputery w naszej ofercie:

Badanie prędkości światła w przeszłości

Wiesz już, że to Albert Einstein jako pierwszy określił prędkość osiąganą przez fale elektromagnetyczne, czyli światło. Odkrycia tego dokonał w XX wieku. Czy jednak wcześniej próbowano zmierzyć się z tym zjawiskiem? Jak najbardziej tak. Jako pierwszy miał tym zając się Galileusz. To doskonale znany włoski fizyk i astronom, którego na pewno kojarzysz. Jego pionierskie odkrycia były inspiracją dla kolejnych badaczy. To, co dla wielu osób w tamtym czasie było nie do pojęcia, astronom starał się wyjaśniać i potwierdzać dzięki dostępnym narzędziom. 


Jak mogło wyglądać szesnastowieczne doświadczenie? Galileusz wraz ze swoim współpracownikiem udał się na szczyty dwóch oddalonych wzgórz. Każdy z nich wyposażony był w latarnię. W momencie, gdy jeden z badaczy odsłonił źródło światła, drugi miał zrobić to możliwe jak najszybciej. Celem eksperymentu było sprawdzenie, ile czasu upłynie od odsłonięcia latarni do uzyskania odpowiedzi od drugiego uczestnika. Choć tak przeprowadzone badanie miało oczywiście w tamtym momencie słuszność, nie dostarczyło precyzyjnej odpowiedzi na postawione pytanie. To po prostu nie miało prawa skończyć się inaczej. Galileusz szacował, że prędkość światła jest większa, niż 30 kilometrów na godzinę. Dziś wiemy, że jest to wartość nieporównywalnie większa. Mimo wszystko, sama chęć zmierzenia się z zagadnieniem zasługuje na uznanie. Zwłaszcza w dobie ograniczonych narzędzi.


Kolejnym z uczonych, o którym wiemy, że na pewno poświęcił wiele uwagi badaniu prędkości światła, jest Duńczyk Ole Roemer. W 1676 roku przedstawił on dowody na potwierdzenie stawianych przez siebie tez. Badacz uznał, że prędkość światła jest wartością skończoną. Wcześniej panowało przekonanie, jest to liczba nieskończona, której określenie jest niemożliwe. Naukowiec dotarł do tego poprzez obserwację Jowisza i jego księżyców. Jak dostrzegł, jego zaćmienia cechowały się różną częstotliwością. Mianowie w momencie zbliżania się Jowisza do Ziemi, występowały one częściej. Z kolei duże odległości powodowały, że dochodziło do nich znacznie rzadziej. Badacz udowadniał, że oznacza to dłuższą drogę do pokonania przez światło, aby zostało ono zauważone przez obserwatorów na Ziemi.


Na podstawie obserwacji duńskiego naukowca, holenderski fizyk poszedł krok dalej. Christiaan Huygens oszacował bowiem prędkość światła osiąganą w próżni. Badacz udowadniał, że jest to 214 300 kilometrów na sekundę. I trzeba mu oddać, że jest to wynik znacznie bliższy aktualnie znanym nam informacjom. Choć naukowcy starali się jak tylko było to możliwe, ograniczała ich dostępna na tamten moment wiedza, a także używane narzędzia badawcze. Dopiero w XVIII wieku technika uległa zmianom na tyle, aby pomiar prędkości osiąganej przez światło stał się bardziej precyzyjny. Jean Foucault był jednym z pierwszych naukowców, który dokonał pomiaru tej wartości. Użył do tego wirującego zwierciadła. Sposób ten pozwolił określić prędkość światła na podstawie przesunięcia obrazu padającego na obracające się lustro. To z resztą nie było jedyne dokonanie tegoż fizyka. Jean Foucault zasłużył się także zaprezentowaniem efektu Coriolisa. Zjawisko to występuje w momencie, gdy ciało porusza się w obracającym układzie odniesienia. Wszyscy wspomniani powyżej badacze bardzo zasłużyli się dla wyjaśnienia zagadnienia związanego z ruchem światła. Dzięki ich dokonaniom, każdy kolejny naukowiec stawiał ludzkość coraz bliżej rozwiązania kwestii prędkości światła.

Kilka słów podsumowania

Dlaczego te informacje są tak ważne? Bez poznania praw fizyki i występujących wokół człowieka zjawisk, niemożliwym byłoby stworzenie kolejnych wynalazków. Wszystko to, co dzisiaj jest naszym podstawowym dobrem, zawdzięczamy ludzkiej ciekawości i uporowi badaczy. Obserwacja tego, co dzieje się we wszechświecie, pozwala adaptować procesy do tworzenia nowych technologii. Światło, a jak nazwaliby to fachowcy, promieniowanie optyczne, to nie tylko oświetlenie. Emisja fal elektromagnetycznych pozwala również na wyświetlanie obrazów na ekranach naszych telewizorów i monitorów. Im lepiej poznamy wszystkie prawa fizyki, tym więcej usprawnień będziemy mogli wprowadzić.

Powrót

Właściciel serwisu: TERG S.A. Ul. Za Dworcem 1D, 77-400 Złotów; Spółka wpisana do Krajowego Rejestru Sądowego w Sądzie Rejonowym w Poznań-Nowe Miasto i Wilda w Poznaniu, IX Wydział Gospodarczy Krajowego Rejestru Sądowego pod nr KRS 0000427063, Kapitał zakładowy: 40 618 750 zł; NIP 767-10-04-218, REGON 570217011; numer rejestrowy BDO: 000135672. Sprzedaż dla firm (B2B): dlabiznesu@me.pl INFOLINIA: 756 756 756