Vận tốc ánh sáng là bao nhiêu – Tìm hiều về tốc độ ánh sáng

Chắc hẳn hầu hết mọi người đều biết rằng “Tốc độ ánh sáng là hữu hạn, và nó cũng là tốc độ cao nhất trong tự nhiên”. Tuy nhiên, để hiểu hết tốc độ ánh sáng là gì thì không nhiều người hiểu. Nếu vậy hãy cũng LabVIETCHEM tìm hiểu về tốc độ ánh sáng qua những thông tin hữu ích trong bài viết dưới đây.

Bạn đang xem: Vận tốc ánh sáng là bao nhiêu – Tìm hiều về tốc độ ánh sáng

Tốc độ ánh sáng là tốc độ cao nhất của tự nhiên

Tốc độ của ánh sáng là gì? Mối quan hệ giữa vận tốc ánh sáng và vận tốc ánh sáng

- Vận tốc ánh sáng là vận tốc lan truyền của bức xạ điện từ trong chân không. Nó là hằng số vật lý cơ bản đóng vai trò quan trọng trong vật lý học và được xác định là 299.792.458 m/s với sai số 4 phần tỷ vào năm 1975 sau nhiều thập kỷ nghiên cứu.

– Năm 1983, đơn vị mét được định nghĩa lại trong hệ đo lường SI là quãng đường ánh sáng đi được trong chân không trong khoảng thời gian bằng 1/299.792.458 giây. Kết quả là giá trị số của tốc độ ánh sáng tính bằng m/s được cố định và xác định chính xác.

– Tốc độ ánh sáng là tốc độ của tất cả các hạt không có khối lượng liên quan đến các trường vật lý của bức xạ điện từ như các proton ánh sáng truyền trong chân không, và nó cũng là tốc độ của lực hấp dẫn được dự đoán bởi các lý thuyết hiện tại.

– Tốc độ của ánh sáng khi nó đi qua các vật liệu trong suốt như thủy tinh, không khí, v.v. nhỏ hơn tốc độ ánh sáng. Tỷ lệ tốc độ ánh sáng với tốc độ ánh sáng truyền qua vật liệu là chỉ số khúc xạ của vật liệu.

Ví dụ: Với ánh sáng nhìn thấy, chiết suất của thủy tinh vào khoảng 1,5. Do đó, tốc độ ánh sáng truyền qua kính được xác định là 299.792.458 / 1,5 ≈ 200.000 km/s. Chỉ số khúc xạ của không khí đối với ánh sáng khả kiến là 1,0003, vì vậy tốc độ ánh sáng trong không khí chậm hơn 90 km/s so với tốc độ ánh sáng trong chân không.

– Trong thuyết tương đối, tốc độ ánh sáng liên quan đến thời gian và không gian và được đưa vào phương trình E = m.c2 của Einstein.

Phương trình tương đương giữa khối lượng và năng lượng

Các cách đo vận tốc ánh sáng

1. Trong thiên văn học

– Cách 1: Ole Christensen Rømer là người đầu tiên dựa vào các quan sát thiên văn để ước tính tốc độ ánh sáng.

+ Khi đo từ Trái đất, chu kỳ quỹ đạo của các vệ tinh tự nhiên quay quanh một hành tinh ở xa sẽ ngắn hơn khi khoảng cách từ Trái đất đến hành tinh đó càng gần và ngược lại.

+ Quãng đường mà ánh sáng truyền từ hành tinh đến Trái đất là ngắn nhất khi Trái đất ở quỹ đạo gần hành tinh nhất và khi Trái đất ở quỹ đạo xa nhất so với hành tinh đó thì quãng đường ánh sáng phải truyền cũng là xa nhất.

+ Hiệu giữa hai khoảng cách cực cận này bằng đường kính quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời.

Quan sát sự thay đổi trong chu kỳ quỹ đạo của một vệ tinh tự nhiên về cơ bản là sự khác biệt về thời gian ánh sáng di chuyển giữa các khoảng cách ngắn và dài. Nhờ đó, Rømer đã phát hiện ra hiệu ứng này đối với mặt trăng bên trong Io của Sao Mộc và kết luận rằng "ánh sáng mất 22 phút để đi qua đường kính quỹ đạo của Trái đất". Tuy nhiên, đến hôm nay, giá trị đo thực tế là hơn 16 phút.

– Cách 2: Sử dụng hiện tượng quang sai của nhà thiên văn học James Bradley, đó là "Ánh sáng từ một nguồn ở xa xuất hiện ở một vị trí khác so với kính thiên văn đang chuyển động vì tốc độ ánh sáng là hữu hạn."

+ Do hướng của vectơ vận tốc của Trái Đất thay đổi liên tục khi tự quay và quay quanh Mặt Trời nên vị trí biểu kiến của các vì sao sẽ dịch chuyển.

+ Từ độ lệch cực đại của vị trí các vì sao trên bầu trời, khoảng 20,5 giây cung ta tính được vận tốc ánh sáng từ vận tốc của Trái đất trên quỹ đạo của nó quanh Mặt trời.

Sử dụng phương pháp này, Bradley tính toán rằng ánh sáng truyền đi nhanh hơn 10.210 lần so với Trái đất trên quỹ đạo.

2. Thời gian bay kỹ thuật

Phương pháp này sử dụng dụng cụ Fizeau-Foucault do Hippolyte Fizeau và Léon Founcault phát minh.

Ngày nay, trong các trường đại học, sinh viên thường sử dụng máy hiện sóng có độ phân giải nhỏ hơn 1 nano giây để đo tốc độ ánh sáng bằng cách đo thời gian trễ của tia sáng hoặc tia laze từ tia laze hoặc đèn LED.

3. Hằng số điện từ

– Phương pháp này sử dụng phương trình liên hệ c với hằng số điện môi ε0 và hằng số từ μ0 của lý thuyết Maxwell: c2 = 1/(ε0μ0).

Xem thêm: soạn văn bài miêu tả trong văn bản tự sự

+ Hằng số điện môi đo theo công suất của tụ điện đã biết kích thước hình học.

+ Hằng số từ của môi có giá trị 4π×10−7 H×m-1.

– Tốc độ ánh sáng được xác định bằng phương pháp này là 299710+22 km/s.

4. Cộng hưởng trong khoang

Theo cách này, tần số f (phép đo tần số cộng hưởng sử dụng bộ cộng hưởng khoang) và bước sóng của sóng điện từ trong chân không được đo độc lập và tốc độ ánh sáng được tính như hàm của công thức c = fλ.

5. Giao thoa kế

Giao thoa kế dùng để đo bước sóng của nguồn sáng

Giao thoa kế là một dụng cụ đo bước sóng của bức xạ điện từ và do đó đo tốc độ ánh sáng.

– Một chùm kết hợp có tần số f đã biết sau khi tách thành hai chùm sẽ kết hợp lại với nhau.

– Bằng cách vừa điều chỉnh đường đi của chùm sáng vừa quan sát ảnh giao thoa và đo khoảng cách đã điều chỉnh, ta xác định được bước sóng λ.

– Tốc độ ánh sáng được xác định theo công thức c = λf.

Tại sao chúng ta không thể chế tạo một phương tiện di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng?

Có thể tạo ra phương tiện di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng?

Một vật tồn tại sẽ có mối tương quan giữa 3 đại lượng là năng lượng, vận tốc và khối lượng. Phương trình của Einstein về sự tương đương giữa khối lượng và năng lượng, được đưa ra vào năm 1905, là một công thức nổi tiếng. Nó được định nghĩa như sau:

E = m.c2

Ở đó:

Và đó là năng lượng.
m là khối lượng.
c là vận tốc ánh sáng trong chân không.

Công thức này có nghĩa là "khối lượng và năng lượng tỷ lệ với nhau bằng hằng số c. Năng lượng có thể chuyển hóa thành khối lượng và ngược lại."

Động lượng của một vật có khối lượng sẽ tăng theo tốc độ, một vật có tốc độ ánh sáng sẽ có khối lượng vô hạn. Do đó, để tạo ra một phương tiện có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng, chúng ta cần:

- Cách 1: Để tạo ra một vật thể có khối lượng vô hạn, ví dụ như con tàu vũ trụ để đạt được vận tốc ánh sáng thì phải có kích thước bằng nửa trái đất và với kích thước này, con người không thể chế tạo được.

- Cách 2: Gia tốc đối với một vật có khối lượng đạt vận tốc ánh sáng hoặc gia tốc hữu hạn trong thời gian vô hạn hoặc gia tốc vô hạn trong thời gian hữu hạn.

Cả hai cách này đều cần một nguồn năng lượng vô tận mà con người chưa thể làm được và chưa có công nghệ nào có thể tạo ra phương tiện vượt tốc độ ánh sáng vì chúng ta chưa có cách nào đạt được. phương trình Chỉ những hạt không có khối lượng mới có thể đạt tới tốc độ ánh sáng, chẳng hạn như photon, mà khối lượng của chúng chỉ có thể đạt tới tốc độ ánh sáng.

Hy vọng với những thông tin mà LabVIETCHEM chia sẻ trên đây, bạn đã hiểu thêm phần nào tốc độ ánh sáng. Để biết thêm nhiều bài viết hay và bổ ích, vui lòng truy cập trực tiếp website labvietchem.com.vn.

Xem thêm:

Xem thêm: Chế độ dinh dưỡng của trẻ sơ sinh