Viteza luminii Jakab TimeaClasa a IX S22.05.2015Profesor ndrumtor : Ghi Apostol

Viteza luminiiViteza luminii n vid este o important constant fizic universal; conform cunotintelor existente, este viteza de propagare a luminii n vid perfect - independent de parametrii fizici ai luminii cum sunt: culoarea, intensitatea, direcia, polarizarea sau durata propagrii. Aceast caracteristic este proprie nu numai luminii din spectrul vizibil, ea este valabil tuturor radiaiilor de natur electromagnetic cum sunt: undele radio, lumina infraroie i ultraviolet, radiaiile X i Gamma. Viteza luminii n vid, conform teoriei relativitii restrnse a lui Einstein reprezint valoarea limit a vitezei pe care o poate atinge un corp, indiferent de mediul n care se propag. Valoarea sa, exprimat n uniti din Sistemul Internaional, este de 299.792.458 m/s (metri pe secund). Determinri experimentale de mare precizie au demonstrat stabilitatea foarte mare a valorii vitezei luminii n vid: msurtorile de laborator au artat c variaia vitezei de propagare pentru raze de lumin de culori (lungimi de und) diferite se ncadreaz ntr-o abatere de valori ce reprezint unu la 1014 parte din valoarea determinat.

Dei simbolul vitezei n fizic este "v," pentru viteza luminii n vid se folosete un simbol consacrat, litera minuscul "c", mai rar c0, de la cuvntul latinesc celeritas (vitez).Lumina se propag cu vitez att de mare nct nici un fapt empiric comun nu permite evaluarea sa pe cale obinuit; de-a lungul istoriei au existat polemici tiinifice i filozofice privind caracterul finit sau infinit al vitezei ei. Viteza de propagare a luminii este de milioane de ori mai mare dect a sunetului, poate nconjura Pmntul de aproximativ 7 ori n decursul unei secunde, parcurge distana de la Pmnt la Lun n mai puin de 1,3 secunde. Pentru a fi posibil msurarea cu suficient precizie a valorii vitezei luminii a fost nevoie de tehnici speciale care au evoluat odat cu dezvoltarea diferitelor ramuri ale fizicii. Prima determinare experimental a valorii vitezei luminii, dup nenumrate ncercri euate a fost fcut de ctre Ole Rmer n anul 1676. ncepnd cu secolul al XX-lea performanele determinrilor experimentale s-au mbuntit att de mult nct au permis cunoaterea valorii ei cu o eroare relativ de 3,34x10-7%; aceast precizie, extrem de mare a condus la redefinirea etalonului unitii de lungime, metrul, printr-o nou definiie, bazat pe valoarea exact a vitezei luminii n vid adoptat prin convenie.

Valoarea vitezei de propagare a luminii n orice mediu material transparent este mai mic dect valoarea vitezei luminii n vid. Ea depinde de caracteristicile electrice i magnetice ale mediului n care se deplaseaz i nu se modific pentru un mediu material transparent, omogen i izotrop. La trecerea luminii dintr-un mediu transparent, omogen i izotrop ntr-un alt mediu are loc modificarea vitezei, concomitent cu schimbarea direciei de propagare, fenomen cunoscut n optica geometric sub denumirea de refracie.

Conform teoriilor actuale, general acceptate, viteza luminii n vid este cea mai mare vitez posibil din univers. Totui, n alte medii dect n vid lumina are o vitez mai redus, putnd fi depit, aa cum se ntmpl de exemplu n cadrul efectului Cerenkov.

Valoarea exact a vitezei luminiiCu alte cuvinte, valoarea aproximativ a vitezei luminii n vid este de treisute de mii de kilometri pe secund sau un miliard de kilometri pe or.

Viteza luminii n orice alt mediu dect vidul este mai mic dect c. Factorul de micorare a vitezei luminii este egal cu indicele de refracie al mediului respectiv. Anumite experimente au reuit ncetinirea vitezei luminii pn la 17 m/s

Msurtori ale vitezei luminiiLumina se propag cu o vitez att de mare nct nici o experien obinuit din viaa de toate zilele nu sugereaz ideea c semnalele luminoase nu se propag cu vitez infinit.Din cele mai vechi timpuri, intuiia oamenilor a condus la ideea c lumina se propag instantaneu.Totui, odat cu dezvoltarea metodelor de msurare i apariia unor noi modele ce descriau natura, n epoca renaterii se punea tot mai frecvent ntrebarea :ct de repede se propag lumina?. Galileo Galilei a fost cel care a ridicat cel mai tranant aceast problem, n prima jumtate a secolului al XVII-lea, a ncercat s determine viteza luminii, mai nti pe cale experimental (n jurul anului 1620), apoi a teoretizat problema metodei de determinare.n lucrarea sa fundamental Dialogo dei massimi sistemi del mondo (Dialog despre cele dou sisteme principale ale lumii), aprut pentru prima oar la Florena n anul 1632, i publicat ase ani mai trziu n Olanda, scris sub forma unui dialog imaginar dintre trei persoane fictive care se numesc Sagredo, Salviati i Simplicio, descrie urmtorul raionament sub forma unei discuii:

Simplicio: Experiena de toate zilele ne arat c lumina se propag instantaneu: cnd vedem o salv de artilerie, la distan mare, lumina ajunge la ochii notri fr a pierde nici un timp; dar sunetul ajunge la urechile noastre cu o ntrziere simitoare

Sagredo: Bine, Simplicio, dar unicul lucru care eu pot s-l afirm din aceast experien familiar este c sunetul ce ajunge la urechea noastr merge mult mai ncet dect lumina; ea nu ne spune n nici un fel dac lumina se propag instantaneu sau dac ea necesit totui un timp, cu toate c ea se propag extrem de rapid..n fragmentul de mai sus, prerea lui Simplicio ntruchipeaz convingerea multisecular a oamenilor, bazat pe experiena cotidian, potrivit creia lumina se propag cu vitez infinit, Sagredo, care evident l reprezint pe Galilei, aprtor al ideii verificrii toriei pe cale experimental, descrie n continuare o experien simpl prin care se poate msura viteza luminii.Experimentul imaginar din cartea lui Galilei a fost efectuat de autor mpreun cu un asistent al su cu aproximativ 12 ani n urm i este cunoscut ca metoda lanternei i paravanului

Experiena lui Galilei (metoda lanternei i paravanului)Galileo Galilei i un asistent al su au efectuat experiena descris n Dialog despre cele dou sisteme principale ale lumii, dup toate probabilitile n anul 1620, undeva n apropierea Florenei. Experimentul a constat n urmtoarea procedur: el i asistentul su se aflau la o oarecare distant unul fa de cellalt, n noapte. Fiecare avea o lantern (un felinar) n mn care putea fi acoperit cu ajutorul unui paravan acionat manual dup voie. Galilei a pornit experiena dezobturnd felinarul lui. Cnd lumina a ajuns la asistentul su, acesta a descoperit felinarul lui, lumina cruia a fost observat de ctre Galilei. Cunoscnd cu precizie distana dintre cei doi, Galilei a ncercat s msoare timpul scurs ntre momentul descoperirii primului felinar i momentul n care el a observat lumina celui de-al doilea felinar. Prin raportul dintre dublul distanei dintre cei doi i acest interval de timp ar fi trebuit s gseasc valoarea vitezei de propagare a luminii n aer. Rezultatul experienei a fost un eec, din cauza faptului c Galilei nu a putut pune n eviden o diferen de timp ntre cele dou momente. Se tie astzi c pentru o distan de 1 km ntre cei doi, lumina face un parcurs dus-ntors ntr-un interval de timp de circa 3.3x106 s. Acest interval de timp este cu ordine de mrime mai mic dect timpul de reacie uman respectiv precizia ceasurilor obinuite, motiv pentru care experiena lui Galilei a fost sortit eecului.

Bibliografiewww,wikipedia.com