View
51
Download
5
Category
Preview:
DESCRIPTION
Měření rychlosti světla. Ondřej Mikuláš, Jan Konečný. Obsah. Úvod Dějinný vývoj vědci, metody, dnes Naše měření princip, popis aparatury, ukázka, výsledky Závěr. Úvod. Rychlost světla ve vakuu – c Základní konstanta (pravděpodobně) přírody Spojuje prostor, čas a elektřinu - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Měření rychlosti světla
Ondřej Mikuláš, Jan Konečný
15. 4. 2010
Obsah
• Úvod• Dějinný vývoj
– vědci, metody, dnes
• Naše měření– princip, popis aparatury, ukázka, výsledky
• Závěr
Úvod
• Rychlost světla ve vakuu – c
• Základní konstanta (pravděpodobně) přírody
• Spojuje prostor, čas a elektřinu
• Je velká, ale zase ne tak moc
Dějinný vývoj
Starověk a středověk
• Pouze logické argumenty– konečnost: Empedoklés,
Anicius Boethius, Avicenna, Alhazen, árijská škola v Indii, Francis Bacon
– nekonečnost: Aristótelés, Tycho Brahe
Dějinný vývoj
Raný novověk
• první experimenty (neúspěšné):
• G. Galilei (1607), Florintská akademie (1667)
– Zakrývání vzdálených luceren • I. Beeckman (1629)
– Záblesk výstřelu ve vzdáleném zrcadle
Dějinný vývoj
Raný novověk
• Olaf Römer (1676)– Pozorování Jupiterova
měsíce Ia– 214 300 kms-1
• J. Bradley (1728)– Pozorování aberace
stálic– 298000 kms-1
Römerova metoda
• Zdánlivé prodloužení doby oběhu Ia vlivem Dopplerova jevu
Dějinný vývoj
Dějinný vývoj
Vědecko-technická revoluce• Ch. Wheatstone (1834),
J. Foucault (1862), D. Arago (1850)
– Vychýlení paprsku po dvojím odražením od otáčejícího se zrcátka
– 298 000 kms-1
Dějinný vývoj
Foucaultova metoda
• Rotující zrcadlo => posun paprsku o úhel
Dějinný vývoj
Vědecko-technická revoluce
• A. Fizeau (1849)– dvojitý průchod
paprsku ozubeným kolem
– 313 000 kms-1
Dějinný vývoj
Fizeauova metoda
• Rotující ozubené kolo=> doba průchodu = otočení šířku o 1 zubu
Dějinný vývoj
20. století
• A. Michelson a F. Peace– rotujícího hranol ze
zrcátek:– (1878) 299 909 kms-1
– (1926) 299 796 kms-1
Dějinný vývoj
•Současnost
• Interferenční metody s laserem:– 1972 ustanoveno
c = 299 792 458 ms-1
=> definice metru
• Zpomalování a zastavení světla, EPR paradox a nekonečná rychlost
Dějinný vývoj
Dějiny - přehledRok Experimentátor Metoda Rychlost [kms-1] Chyba [kms-1]
1667 G. Galilei zakrývání luceren "neobyčejně velká"
1676 O. Roemer astronomická pozorování 214 300,000
1834 Ch. Wheatstone rotující zrcátko 402 336,000
1838 F. Arago rotující zrcátko 315 000,000
1849 A. Fizeau rotující ozubené kolo 315 000,000
1862 L. Foucault rotující zrcátko 298 000,000 500
1868 J. C. Maxwell teoretický výpočet 284 000,000
1879 A. Michelson rotující zrcátko 299 910,000 60
1888 H. R. Hertz měření radiových vln 300 000,000
1926 A. Michelson interference a rotující zrcátko
299 798,000 4
1978 P. Woods a kol. laserové měření 299 792,458 0
Naše měření
Naše měření
• Foucaultova metoda• Školní laboratoř• Červený He-Ne laser (632,8 nm)• Měření ve vzduchu, přepočet na vakuum
Naše měření
Zařízení
Souprava PASCO Speed of light apparatus
Ukázka
Naše měření
Sestavení zařízení
• Výhody aparatury:– Jen vybalíte z krabice …
• Nedostatky aparatury:– Složitost sestavení (3 h)– Optika– Výrobní nepřesnost
Naše měření
Průběh měření
• Střídání pozorovatelů• Změna smyslu rotace• 2,03 a 13,46 m• Frekvence zrcátka ~ 1000 Hz• Posunutí paprsku ~ 0,1 mm• 120 + 18 měření
Naše měření
Výsledky měření
Měření Rychlost [108ms-1] Odchylka od c [%]
2,03 m 2,8407 ± 0,06 -5,25
13,46 m 3,0963 ± 0,02 3,28
13,46 m 3,1050 ± 0,02 3,57
průměr 3,0140 ± 0,02 0,54
Závěr
Změřili jsme rychlost světla He-Ne laseru ve vzduchu: (3,0131 ± 0,02) 108ms-1
=> ve vakuu (3,0140 ± 0,02) 108ms-1
Poděkování
• Ing. Svobodovi– Za přístup do laboratoří
praktika a vstřícnost
Použité zdroje[1] ŠTOLL, Ivan. Dějiny fyziky. 1. vyd. Praha: Prometheus, spol. s. r. o., 2009.
ISBN 978-80-7196-375-2[2] ŠTOLL, Ivan. Elektřina a magnetismus. 2. vyd. Praha: Nakladatelství ČVUT, 2003.
ISBN 80-01-02693-0[3] LEE, Bruce. Speed of light apparatus [online]. 1989, [citováno 13. dubna 2010]. <
http://pasco.com/file_downloads/experiments/ex_9922_files/speed_of_light.zip>.
[4] Wikipedia.cz [online]. poslední revize 21.3.2010, [citováno 4. dubna 2010]. <http://cs.wikipedia.org/wiki/Rychlost_sv%C4%9Btla>.
[5] SRING, Kenneth. Speed Of Light [online]. poslední revize 1.října 2003 [cit. 2010-4-4]. http://micro.magnet.fsu.edu/primer/lightandcolor/speedoflight.html.
[6] POLYANSKIY, Mikhail. RefractiveIndex.INFO [online]. 2010 [citováno 12. dubna 2010]. <http://refractiveindex.info/?group=GASES&material=Air>.
Recommended