気になる 数字を チェック! 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. 光の速度を測れ！ | キヤノンサイエンスラボ・キッズ | キヤノングローバル. 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.
5時間置きに隠蔽が観測されるはずとして「観測予定時刻」を計算した。そして地球が公転軌道上で木星に近づいた位置に移動した5ヵ月後に再度イオが隠れる時刻を調べると、「観測予定時刻」よりも早くなっている事を確認した。この結果からレーマーは、光は地球軌道の直径を横切るのに22分かかると結論した。 ジョヴァンニ・カッシーニ の観測より得られた地球-太陽間距離を用いると、レーマーの得た光速は約21. 3万 km/s となる。これは実際の光速より3割ほど遅い数字だったが、光の速さが有限であることを証明し、その具体的な速さを初めて与えた [6] 。レーマーの友人 アイザック・ニュートン もこれを認め、この光速の値を著書に記した [6] 。 1729年に ジェームズ・ブラッドリー は 季節 による星の 光行差 から光速を求めた。彼の測定値は301000km/sであった。 1849年、 アルマン・フィゾー は、天体現象を利用せずに、 回転 する 歯車 を使って、初めて地上の実験で光速を測定した。ランプの光を ビームスプリッター で 直角 に曲げ、筒の中で720枚の歯がついた歯車を通過させて光を等間隔に分断して放ち、約8. 6 km離れた反射鏡で折り返し、筒の中で同じ歯車を通して観察した。歯車の回転が遅いうちは、凹部を通った光は反射され同じ凹部から見える。しかし回転数を上げると、やがて反射光が凸部(歯の部分)で遮られるようになる。フィゾーは、この時の12. 6回転/ 秒 から、(8. 6 km)×2 = 17. 2 kmを光が進む時間は(1秒)/(12. 6回転/秒)/(720×2)(歯車の凸部と凹部の間の個数 = 歯の数の2倍)= 0. 光の速度は秒速約30万キロメートル | ナゾコツ. 000055 秒と計算した。これらから光速は約31. 3万 km/sという値を得た [7] 。 1850年 に フーコー は回転ミラーを使った光速の測定を行い、水中で光速が遅くなることを実証した。真空中の光速は 1862年 に298000±500km/sという値を得ている。 1873年 から マイケルソン はフーコーの方法を改良して光速の測定を続けた。 1926年 の測定値は299796±4km/sである。 その後 マイクロ波 を使う方法、 レーザー の使用などにより測定の精度が高まった [8] 。 1983年 には、 国際度量衡総会 により、 メートル を光速によって定義することとなった。これにより、真空中の光速が299 792 458 m/sと定義されたことになる。 電磁波の伝播と光速度 [ 編集] マクスウェルの方程式 によれば、 電磁波 の伝播速度は次の関係で与えられる。 ( c は一定) ここで、 ε 0 は 真空の誘電率 、 μ 0 は 真空の透磁率 である。 ジェームズ・クラーク・マクスウェル はこの式を観測ではなく 理論 から導いたが、判明していた値 ε 0 = 8.
^ a b c ニュートン (2011-12)、pp. 28–29. ^ ニュートン (2011-12)、pp. 30–31. ^ 西条敏美「物理定数とはなにか」 ISBN 4-0625-7144-7 ^ a b ニュートン (2011-12)、pp. 32–33. ^ 都築卓司、p. 215 ^ 都築卓司、p. 136 ^ Egan, Greg (2000年8月17日). " Applets Gallery / Subluminal ". 2018年3月5日 閲覧。 References LJ Wang; A Kuzmich & A Dogariu (2000年7月20日). "Gain-assisted superluminal light propagation". Nature (406): p277. ^ Electrical pulses break light speed record, physicsweb, 2002年1月22日; A Haché and L Poirier (2002), Appl. Phys. Lett. v. 80 p. 518 も参照。 ^ " Shadows and Light Spots ". 2008年3月2日 閲覧。 ^ 法則の辞典『 チェレンコフ放射 』 - コトバンク ^ 都築卓司、p. 130 参考文献 [ 編集] 編集長: 竹内均 「 ニュートン 」2011年12月号、 ニュートンプレス 、2011年10月26日。 都築卓司『タイムマシンの話 超光速粒子とメタ相対論』 講談社 〈 ブルーバックス 〉、1981年、第26刷発行。 関連項目 [ 編集] ウィキメディア・コモンズには、 光速 に関連するカテゴリがあります。 光年 光秒 、 光分 、 光時 、 光日 特殊相対性理論 ローレンツ収縮 タキオン 外部リンク [ 編集] 『 光速度 』 - コトバンク
004 783 秒(約8分19秒) ^ 月から地球までの距離 38 4 40 0 00 0 m / 光速 29 9 79 2 45 8 m/s = 1. 282 220 秒(約1. 3秒) ^ 光は直進するので実際には「周回」することはないが、あくまでも数値の対比からくる比喩である。光速 29 9 79 2 45 8 m/s / 地球の 赤道 円周 4 0 07 5 01 7 m = 7. 480 781 周(約7周半) ^ クエーサー の 木星 による掩蔽の観測を、 重力レンズ 効果の数値と比較: NASA ^ 例えば、 机の上で光速を測る 小林弘和・北野正雄、京都大学学術情報リポジトリ紅、京都大学、大学の物理教育(2015), 21(3):130-134 ^ デカルトは、光の速さは無限大だとする一方で、屈折の法則を導く際には、密度の高い媒質中で光は速くなるという議論もしている。 出典 [ 編集] ^ a b ニュートン (2011-12)、pp. 24–25. ^ SI Brochure: The International System of Units (SI) Previous editions of the SI Brochure, 8th edition of the SI brouchure(2006), 2. 1. 1 Unit of length(metre), p. 112欄外注 The symbol, c0 (or sometimes simply c), is the conventional symbol for the speed of light in vacuum. ^ The International System of Units (SI) Ver. 9 (2019), p. 127 2. 2 Definition of the SI, p. 128 Table 1 speed of light in vacuum c など。 ^ speed of light in vacuum 記号が c となっている。Fundamental Physical Constants, The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty ^ [1] Why is c the symbol for the speed of light?
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