Ταχύτητα του φωτός

Η ταχύτητα του φωτός είναι η ταχύτητα με την οποία το φως διαδίδεται στο κενό ή σε άλλα μέσα. Η ταχύτητα του φωτός στο κενό που συμβολίζεται συνήθως με c, είναι 300.000 χλμ/δευτερόλεπτο (km/sec) ή 299.792.458 m/s (μέτρα το δευτερόλεπτο) σε μονάδες SI ή 3Χ10¹⁰ cm/sec. Η ταχύτητα του φωτός στο "κενό" θεωρείται η μέγιστη ταχύτητα που μπορεί να αναπτυχθεί, όχι μόνο από το φως αλλά και από τα υπόλοιπα ηλεκτρομαγνητικά κύματα και άλλες μορφές μετάδοσης ενέργειας.

Η ταχύτητα του φωτός δεν είναι σταθερή, αλλά εξαρτάται από το μέσο μέσα στο οποίο γίνεται η διάδοση. Συγκεκριμένα, όταν το φως διαδίδεται σε κάποιο υλικό (όπως το γυαλί ή ο αέρας), η ταχύτητά του εξαρτάται από τον δείκτη διάθλασης του συγκεκριμένου υλικού· όσο μεγαλύτερος είναι ο δείκτης διάθλασης, τόσο πιο μικρή είναι η ταχύτητα του φωτός μέσα στο υλικό. Λόγω της αλλαγής της ταχύτητάς του καθώς μεταβαίνει από ένα μέσο σε άλλο με διαφορετικό δείκτη διάθλασης παρατηρήται το φαινόμενο της διάθλασης.

Ιστορία

Η ταχύτητα του φωτός στην αρχή μετρήθηκε με αστρονομικές μεθόδους - παρατηρήσεις. Πρώτος που μέτρησε την ταχύτητα του φωτός είναι ο Δανός Ραίμερ (Roemmer) το 1676. Περίπου 2 αιώνες μετά οι Γάλλοι φυσικοί Ιππόλυτος Φιζώ (Hippolyte Fizeau) το 1849 και ο Ιωάννης Φουκώ κατάφεραν να μετρήσουν την ταχύτητα αυτή με φυσικές μεθόδους και με ικανοποιητικότερη ακρίβεια.

Μέθοδος Ραίμερ

Ο Ραίμερ είχε παρατηρήσει ότι οι εκλείψεις του πρώτου δορυφόρου του Δία που είναι ορατές από την Γη και οι τροχιές του Δία και της Γης γύρω από τον Ήλιο και του δορυφόρου βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο με μια φαινόμενη περίοδο που αυξάνεται όσο η Γη απομακρύνεται από τον Δία. Η μεγαλύτερη φαινόμενη περίοδος εκλείψεων αντιστοιχεί στην μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ Δία και Γης και υπερβαίνει κατά Δt=100 sec την μικρότερη φαινόμενη περίοδο που εμφανίζεται, όταν η Γη πλησιάζει στη μικρότερη δυνατή απόσταση τον Δια. Ο δε χρόνος μεταξύ δύο διαδοχικών εκλείψεων είναι 42 ώρες 28΄ και 36΄΄. Έτσι όταν η Γη βρίσκεται στη μεγαλύτερη απόσταση (Γ2) βρίσκουμε πως ο μεσολαβούμενος χρόνος μεταξύ των παρατηρήσεων ισούται προς Ν επί (42 ώρες 28΄ και 36΄΄) + θ, όπου Ν+1 παριστά τον αριθμό των εκλείψεων που έγιναν από το εγγύτερο σημείο της Γης (Γ1) προς τον Δία μέχρι το απόμακρο αυτής (Γ2). Είναι φανερό πως ο επιπλέον χρόνος θ (που βρέθηκε ίσος προς 16΄ και 26΄΄) δαπανάται προκειμένου το φως να διανύσει την απόσταση Γ1-Γ2 με την οποία και αυξήθηκε η απόσταση Γης από του Δια. Αλλά η διάμετρος της τροχιάς αυτής της Γης όπου και ΔS είναι ίση προς 300.000.000 km. ή ίση προς 3 Χ 10¹³ εκατοστόμετρα. Εξ αυτής και του χρόνου θ με διαίρεση βρέθηκε η ταχύτητα του φωτός ίση με 310.000 km/sec.

Μέθοδος Φιζώ

Ο Φιζώ χρησιμοποίησε μια διάταξη από σωλήνα στο μέσο του οποίου εισχωρούσε ένας οδοντωτός τροχός και σε συνδυασμό φωτεινής δέσμης ενός φακού και ενός κατόπτρου μέτρησε την ταχύτητα του φωτός. Αυτή η διάταξη έλαβε και το όνομά του. Με την μέθοδο αυτή βρέθηκε η ταχύτητα του φωτός σε 315.000 km/sec.

Μέθοδος Φουκώ

Με την μέθοδο Φουκώ που λέγεται και "μέθοδος περιστρεφομένου κατόπτου" ο Φουκώ βρήκε την ταχύτητα του φωτός ίση προς 298.000 km/sec. Ενώ αντίθετα ο Μίκελσον με περίπου ίδιο τρόπο βρήκε την ταχύτητα σε 299.000 km/sec.