お尻 2017. 05. 24 2018. 12. 07 管理人
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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. 光の速度は秒速約30万キロメートル | ナゾコツ. 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. 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.
私たちの身のまわり(自然界)で一番速いものはなんでしょうか。みなさんは、きっと「それは、光さ。」と答えるでしょう。そうです。光は、1秒間に約30万kmも進みます。それは、地球を7周半もする距離なのです。 ところで、このように速い光の速度をどのような方法で測ったのでしょう。 ガリレオ・ガリレイ(1564〜1642)は、5kmはなれた2つの山の頂上に"おけをかぶせたランプ"をおき、片方のランプの光が見えたらもう一つの山のおけをとり、その間にどれくらい時間がかかったかをはかって光の速さを調べようとしました。 しかし、この方法はみごとに失敗でした。5kmくらいの距離ですと、光はわずかO. OO0017秒ほどで進んでしまい、おけをもち上げる時間の方がはるかにかかるのです。 光の速さを最初にはかったのは、デンマークの天文学者レーマー(1644〜1710)です。 レーマーは、1676年、木星のまわりをまわる衛星の周期が半年間はおそくなっていき、あとの半年間ははやくなっていくことから、光の速度を測れると考えました。つまり、地球が木星に近づいていくと、その距離の分だけ衛星のまわりをまわる速さははやくなっているように見えるのです。 レーマーは、このことから、光が地球の公転軌道を横切るのに約22分かかることを発見したのです。そして、その計算の結果、「光の秒速は約22万kmである。」としました。 でも、ガリレオが試みたように、地球上で光の速さを最初に測ることに成功したのは、レーマーの発見から173年も後のことなのです。 フランスの物理学者フィゾー(1819-1896)は、光源と鏡の間に歯車(歯の数720)をおき、歯車をはやく回しました、すると、光は歯車でさえぎられたり、さえぎられなかったりします。歯車と鏡の距離(8. 6km)と歯車の回転数から、光が歯車と鏡の間を往復する時間がわかり、光の速さが求められます。 この実験から、フィゾーは、光の速さを「1秒間に31万1400km」としました。 またフーコーは、1850年、歯車のかわりに回転する鏡をつかって光の速さをはかりました。フーコーは、この実験で、水中での光の速さが空気中の3/4ほどであることをみつけました。 フィゾーやフーコーが実験を行ってから約80年たって、アメリカの物理学者マイケルソン(1852-1931)が、ついに現在信じられている説に近い光の速さを地球上で測定しました。 マイケルソンは、平面の回転鏡のかわりに多面体の回転鏡を使い、光源との距離を35kmはなしておきました。その結果、光は秒速約30万kmと計算されました。 現在は、いろいろな測定の結果をもとにして、光の秒速は、29万9793kmとされています。 光の速さだけでなく、"光とはどんなものか"ということは、大昔からいろいろな人によって研究されてきています。
458キロメートルで確定することが決められました。 アルマン・フィゾー フィゾーの光速測定の実験 フィゾーは、パリ市内のモンマルトルと、パリ郊外のシュレーヌの間で実験を行った。 フィゾーは光の速度を測るためのアイデアとして、歯車の歯を通っていった光が反射されて戻ってくる時に歯車の回転数によって、戻ってくる光が歯車の歯の凸部でさえぎられて見えなくなることを利用しました。この時の歯車の歯の数と回転数を知れば、光の速度が求められたのです。 光の速度がメートルを決める? 今、光の速度には、光の性質の研究というだけでなく、もっと身近な意味があります。現在、1メートルの長さは、光の速度を使って決められているのです。 以前は、「メートル原器」と呼ばれる定規のようなものや、原子が出す光の波長を、「1メートル」の基準にしていました。しかし、技術の発達によって、長さをもっと精密に決める必要が出てきました。そのため、光の速度を使って、1メートルの長さを決めることにしました。 1983年に国際度量衡委員会は、 「1メートル=光が真空中を2億9979万2458分の1秒の間に進む距離」と定めています。 同じ1983年に確定した光の速度「秒速29万9792. 458キロメートル(=秒速2億9979万2458メートル)」をものさし代わりに使ったのです。 かつてのメートル原器 日本では中央度量衡器検定所(現・産業技術総合研究所)が管理していた。 現在(2009年3月)は、「よう素安定化ヘリウムネオンレーザ」が発する光を基準にして、メートルを定めている。 写真提供:独立行政法人産業技術総合研究所 この記事のPDF・プリント
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?
^ 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