Viteza luminii în vid este de exact 299.792.458 de metri pe secundă, adică aproape 300.000 km/s. Valoarea este exactă pentru că, din 1983, metrul este definit chiar prin distanța parcursă de lumină într-o fracțiune de secundă. Până la această definiție, oamenii de știință au avut nevoie de peste trei secole de măsurători tot mai ingenioase, pornite de la observarea sateliților lui Jupiter.
Cum s-a aflat că lumina are o viteză finită?
Lumina are o viteză finită, iar primul care a demonstrat-o a fost astronomul danez Ole Rømer, în 1676. El a observat că eclipsele satelitului Io, ascuns periodic de Jupiter, apăreau mai târziu decât era calculat atunci când Pământul se afla departe de Jupiter și mai devreme când era aproape. A pus diferența pe seama timpului necesar luminii pentru a străbate distanța suplimentară. Folosind datele lui, Christiaan Huygens a estimat o viteză de aproximativ 220.000 km/s, ordinul de mărime corect. Înainte de el, Galileo încercase o măsurătoare cu felinare pe dealuri apropiate, dar distanța era mult prea mică.
Cum a fost măsurată viteza luminii pe Pământ?
Viteza luminii a fost măsurată pe Pământ pentru prima dată în 1849 de fizicianul francez Hippolyte Fizeau, cu o roată dințată care se rotea rapid. Lumina trecea printr-un spațiu dintre doi dinți, se reflecta într-o oglindă aflată la peste 8 km și, la o anumită turație, era blocată la întoarcere de dintele următor. Din viteza roții și din distanță, Fizeau a obținut circa 313.000 km/s. Léon Foucault a înlocuit roata cu o oglindă rotativă și a ajuns în 1862 la aproximativ 298.000 km/s.
Cum s-a apropiat măsurarea de valoarea actuală?
| An | Metodă | Rezultat orientativ (km/s) |
|---|---|---|
| 1676 | Eclipsele lui Io, calcul ulterior al lui Huygens | Aproximativ 220.000 |
| 1729 | Aberația luminii stelelor, James Bradley | Aproximativ 301.000 |
| 1849 | Roata dințată, Fizeau | Aproximativ 313.000 |
| 1862 | Oglinda rotativă, Foucault | Aproximativ 298.000 |
| 1926 | Oglinzi rotative pe distanțe lungi, Albert Michelson | Aproximativ 299.796 |
| 1983 | Valoare fixată prin definiția metrului | 299.792,458 exact |
De ce viteza luminii este astăzi exactă?
Viteza luminii este exactă pentru că, în 1983, Conferința Generală de Măsuri și Greutăți a definit metrul ca distanța parcursă de lumină în vid în 1/299.792.458 dintr-o secundă. Ceasurile atomice măsoară timpul mult mai precis decât se pot măsura lungimile, așa că a fost mai util ca metrul să decurgă din secundă și din viteza luminii. O măsurătoare nouă și mai precisă nu ar mai schimba valoarea vitezei, ci doar ar realiza mai bine metrul.
Este viteza luminii aceeași în apă și în sticlă?
Nu, lumina se propagă mai încet în orice mediu transparent, iar raportul dintre viteza din vid și cea din mediu se numește indice de refracție.
- Aer: indice de aproximativ 1,0003, deci practic aceeași viteză ca în vid.
- Apă: indice de aproximativ 1,33, viteză de circa 225.000 km/s.
- Sticlă obișnuită: indice de aproximativ 1,5, viteză de circa 200.000 km/s.
- Fibra optică: viteză de circa 200.000 km/s, ceea ce înseamnă o întârziere de aproximativ 5 microsecunde pe fiecare kilometru de cablu.
Schimbarea vitezei la trecerea dintr-un mediu în altul explică frângerea luminii, de la lingurița care pare ruptă în pahar până la funcționarea lentilelor.
Cât întârzie lumina pe distanțe mari?
Pe distanțe astronomice, lumina are nevoie de timp măsurabil: aproximativ 1,3 secunde de la Lună, circa 8 minute și 20 de secunde de la Soare și între aproximativ 3 și 22 de minute de la Marte, în funcție de poziția planetelor. De aceea, roboții trimiși pe Marte nu pot fi conduși în timp real, ci primesc comenzi pregătite dinainte, una dintre provocările descrise în articolul despre frontierele explorării spațiale. Un an-lumină, distanța parcursă într-un an, înseamnă aproximativ 9,46 mii de miliarde de kilometri.
Lumina vizibilă este doar o mică parte a spectrului electromagnetic, care include și radiația infraroșie folosită de camerele termice; toate aceste radiații se propagă în vid cu aceeași viteză. Diferențele de culoare dintre becuri, explicate în articolul despre lumina albă și lumina caldă, țin în schimb de lungimea de undă, nu de viteză.
