Презентація на тему:
Світло як електромагнітні хвилі. Визначення швидкості світла

Світло як електромагнітні хвилі. Швидкість світла Розділ V. Електромагнітні хвилі, 11 клас Розробив вчитель вищої категорії Канівської ЗОШ І-ІІІ ступенів №4 Шатило Сергій Сергійович

Питання про швидкість поширення світла – одне з найбільш важливих принципових питань всієї фізики. З‘ясування того, що швидкість світла є граничною швидкістю поширення будь-яких фізичних збуджень та визначення числового значення цієї швидкості, дали можливість обгрунтувати електомагнітну природу світла і відіграли важливу роль у створенні теорії відносності.

Світлові хвилі – це електромагнітні хвилі, до яких, крім видимого (неозброєним оком), належать також інфрачервоне і ультрафіолетове проміння. Електромагнітні хвилі, дія яких на сітківку ока людини створює зорові відчуття, називаються видимим світлом. Видиме світло характеризується дуже вузьким діапазоном: від 780 нм (довгохвильова межа червоного світла) до 400 нм (коротко-хвильова межа фіолетового світла).

Швидкість світла можна визначити, вимірявши пройдену світлом за певний час відстань (прямий метод). Перша спроба визначити у такий спосіб швидкість світла належить Г.Галілею (1607). На певній відстані від спостерігача розміщалося плоске дзеркало. Відкриваючи заслінку ліхтаря, спостерігач повинен був за годинником визначити, через який час повернеться світло, відбившись від дзеркала. Проте цим способом не вдалося визначити швидкість світла, оскільки при порівняно невеликій відстані до дзеркала час реакції спостерігача на світло значно перевищував час поширення світла від ліхтаря до дзеркала і назад до спостерігача. Але саме Галілею належить ідея скінченності швидкості поширення світла і постановка експерименту з її визначення.

У XVII ст. вперше швидкість світла визначив датський астроном Олаф Ремер. У 1676 році, вивчаючи рухи супутника Юпітера – Іо і реєструючи його появу із-за планети, він отримав приблизні дані швидкості світла 227000 км/с. Це значення не дуже точне, оскільки вимірювання Ремера були виконані з великими похибками і діаметр земної орбіти на той час бів відомий з малою точністю. Однак цінність відкриття Ремера величезна, оскільки він вперше показав, що швидкість поширення світла скінченна.

У ХІХ ст. було вперше визначено швидкість світла лабораторним шляхом. Цей експеримент поставив французький фізик І. Фізо 1849 року. З цією метою І. Фізо використав колесо із зубцями, між якими проходило світло. Він вперше визначив швидкість світла в повітрі в земних умовах і безпосередньо виміряв час проходження світла від джерела до дзеркала і назад.

Джерело світла Напіврозоре дзеркало Лінза Зубчасте колесо, яке обертається Лінза Спостерігач Окуляр Плоске дзеркало (8,66 км від джерела світла) Отриманий Фізо результат для швидкості світла склав 313 247 304 м/с.

Одним з найбільш точних вимірювань світла був дослід, проведений у 1926 році американським вченим фізиком А.Майкельсоном. Альберт Абрахам Майкельсон розробив досконалий метод вимірювання швидкості світла, застосувавши замість зубчастого колеса обертові дзеркала. А в 1932 р. він виміряв швидкість світла у вакуумі. Восьмигранне дзеркало, яке обертається з кутовою швидкістю Дзеркало Час поворота дзеркала Час проходження світла

Джерело світла дугова лампа Обертова восмигранна призма на горі Маунт-Вільсон Лінза Дзеркало на горі Маунт-Вільсон Призма Спостерігач Щілина Нерухоме дзеркало на горі Сан-Антоніо Лінза СХЕМА ДОСЛІДУ МАЙКЕЛЬСОНА

Швидкість світла вимірювали в різних прозорих речовинах. Швидкість світла у воді виміряли у 1856 році. Як виявилось, вона в 4/3 разу є меншою, ніж у вакуумі. Швидкість світла у: воді — 225 000 км/с склі (кронгласі) — 198 000 км/с алмазі — 124 000 км/с

Таке саме значення швидкості теоретично знайшов Д. К. Максвелл для електромагнітних хвиль. Це дало змогу дійти висновку, що світло — це електромагнітна хвиля. Швидкість світла є граничною швидкістю руху елементарних частинок і поширення будь-яких сигналів. Останнє з'ясувалося після створення теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі c ≈3∙108 м/с, приблизно така ж вона і в повітрі. У більш густих, ніж повітря, прозорих середовищах vсв< c.