気になる 数字を チェック! 光の速度は秒速約30万キロメートル | ナゾコツ. 第 15 回 『秒速 299, 792, 458 m』 Blog 2015年4月7日 「光は1秒間に地球を7周半する。」 有名な例えなので、聞いたことがある方も多いのではないでしょうか。光の速さは299, 792, 458 m/s、つまり秒速約3億m(30万km)です。同じように五感で感じる音速は340. 29 m/sですから、光のほうが音より約88万倍速い。遠くの花火の光が見えてから、音が聞こえるまで時間がかかるのも両者の速さに違いがあるからです。 実はこの光速、19世紀にはすでに約31万km/sというほぼ正確な値が測定されていました。一体どのように測ったのでしょうか。その方法をご紹介します。 1849年、地上で初めて光速を測定したのはフランスの物理学者アルマン・フィゾー(1819-1896)です。光源から出た光が、回転する歯車のすき間(凹部)を通って進み、9km先の反射鏡ではね返ってくる様子を観察しました。 フィゾーの歯車の実験 (参考:Newton別冊『光とは何か?』2007年, pp. 72-73) 歯車の回るスピードが遅いときは、反射した光は行きと同じ凹部を通過して戻ってくるので、観測者の視界は明るくなります。しかしどんどん歯車の回転数を上げていくと、反射して戻ってくる光はあるところで歯車の凸部分に遮られ、観測者の視界は暗くなります。フィゾーはこの「観測者の視界が暗くなったときの歯車の回転数」を利用しました。つまり「往復で18kmの距離を進む光よりも速く、歯車の歯が動いたときの歯車の1秒あたりの回転数」から、光速を計算したということです。なんと見事なアイデアでしょうか。 歯車の歯の数は720個、求めた歯車の1秒あたりの回転数は12.
85 × 10 −12 N/V 2 、 μ 0 = 1. 26 × 10 −6 N/A 2 を代入すると、真空中の電磁波の速度が約30万 km/sとなり、フィゾーが測定した光速度とほぼ一致した [9] 。この事から、マクスウェルは当時正体がよくわかっていなかった光の波が 電磁波 の一種であることを提唱した [9] 。これは後に ハインリヒ・ヘルツ によって実証された。 物質中の光速 [ 編集] 光速は、 物質 中では 真空 中よりも遅くなる。 屈折 という現象がおきるのは、光速が 媒質 によって異なるためである。また、物質中の光速よりも速い速度で 荷電粒子 が運動することが可能であり、このとき チェレンコフ放射 が発生する [10] 。 物質の絶対 屈折率 は、真空中の光速をその物質中の光速で割った値で定義されている。たとえば 水 の 屈折率 は可視光領域波長で約1. 33、真空中の光速度は約30万km/sであるから、水中での光速度は約22. 5万km/sとなる。 超光速の観測と実験 [ 編集] 物理学の未解決問題 光より速く進むことは可能か?
光の速度はあるのか? 現在、光の速度は秒速29万9792. 458キロメートルとされています。しかし実は、光の速度がきちんとわかったのはつい最近のことです。 古代の人々は、光の速度は無限大だと信じていました。光の速度を測ることを初めて考えたのはガリレオ(1564-1642)だと言われています。ガリレオの著書『新天文対話』には、光の速度を測る方法が書いてありますが、実際に速度を測ることはできませんでした。 光に速度があることが分かったのは、今からわずか300年ほど前です。デンマークの天文学者レーマー(1644-1710)は1676年に、木星とその衛星イオを観測中、イオが木星に隠れる周期が、予想よりもわずかに遅れていることに気付きました。レーマーは、この遅れの原因は、光が木星から地球まで届くのに時間がかかること、つまり光に速度があることだと考えました。レーマーの精密な観測データを元に、光の速度が初めて計算されました。 この時に計算された光の速度は、現在知られているより30%も小さい不正確な値でした。しかしレーマーの発見は、光には速度があることを初めて証明した、非常に画期的なことでした。 秒速29万2792. 458キロメートルは、地球を1秒間に7. 5周する速さ。 オーレ・レーマー オランダで生まれ、パリで観測を行った。 木星の衛星イオは、42. 5時間に1回木星の影に隠れる。 レーマーは、地球が木星から遠くにある時、イオが隠れ始める時刻が近くにある時より遅くなることに気づいた。 この遅れ時間が、光が地球の公転軌道を横切る時間にあたると考え、光の速度が計算された。 「速度」を測る実験 光の速度を初めて実験で測ったのは、フランスのフィゾー(1819-1896)です。 フィゾーの実験では、観察地点から放たれた光が、遠くの反射鏡で反射して戻ってくるまでの時間を計り、そこから光の速度を求めました。実際には光が非常に速いため、フィゾーが行った実験では、実験装置の光源と反射鏡の間の距離は9kmにもなりました。その結果わかった光の速度は、秒速31万3, 000キロメートルと、現在の値にかなり近い値でした。 その後も、光の速度を精密に測定する試みが続きました。20世紀半ばになると、電磁波やレーザーの技術を応用した装置を使って、さらに高精度の測定が行われ、現在使用している値とほとんど差がない値が得られるようになりました。 光の速度を測る技術が進歩した結果、1970年代には、測る方法による値のずれは非常に小さくなりました。そして1983年には、「国際度量衡委員会」という国際委員会で、真空中の光の速度を秒速29万9792.
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