Tốc độ ánh sáng

Thiết bị thí nghiệm do Michelson và Morley xây dựng thật khổng lồ (hình 5). Đặt trên một phiến đá đang quay từ từ rộng khoảng 5 feet vuông và dày 14 inch, thiết bị được bảo vệ thêm bởi một hồ thủy ngân bên dưới đóng vai trò bộ giảm sốc không có ma sát để loại bỏ các dao động ảnh hưởng từ phía Trái Đất. Một khi phiến đá được đưa vào chuyển động, thu được tốc độ lớn nhất là 10 vòng/giờ, mất tới hàng giờ mới có tạm dừng lần nữa. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tốc độ ánh sáng Tốc độ ánh sáng Thiết bị thí nghiệm do Michelson và Morley xây dựng thật khổng lồ (hình 5).Đặt trên một phiến đá đang quay từ từ rộng khoảng 5 feet vuông và dày 14 inch,thiết bị được bảo vệ thêm bởi một hồ thủy ngân bên dưới đóng vai trò bộ giảm sốckhông có ma sát để loại bỏ các dao động ảnh hưởng từ phía Trái Đất. Một khi phiếnđá được đưa vào chuyển động, thu được tốc độ lớn nhất là 10 vòng/giờ, mất tớihàng giờ mới có tạm dừng lần nữa. Ánh sáng truyền qua bộ tách chùm, và phản xạbởi hệ thống gương, được xác định với một chiếc kính hiển vi quan sát vân giaothoa, nhưng cả hai nhà khoa học đều không quan sát thấy gì. Tuy nhi ên, Michelsonđã sử dụng giao thoa kế của ông để xác định chính xác tốc độ của ánh sáng là186.320 dặm/giây (299.853 km/giây), một giá trị vẫn được xem là chuẩn trongvòng 25 năm tiếp sau đó. Thất bại trong việc phát hiện sự thay đổi tốc độ ánh sángbởi thí nghiệm Michelson-Morley đã đặt dấu chấm hết cho cuộc tranh luận về ête,cuối cùng đã đưa tới lí thuyết của Albert Einstein vào đầu thế kỉ 20. Năm 1905, Einstein công bố thuyết tương đối đặc biệt của ông, sau đó làthuyết tương đối tổng quát vào năm 1915. Lí thuyết thứ nhất đề cập tới sự chuyểnđộng của các vật thể ở vận tốc không đổi tương đối với nhau, còn lí thuyết thứ haitập trung vào gia tốc và mối liên hệ của nó với hấp dẫn. Do chúng thách thứcnhững giả thuyết đã tồn tại từ lâu, ví dụ như các định luật chuyển động của IsaacNewton, nên lí thuyết của Einstein là một lực lượng cách mạng trong vật lí học. Ýtưởng về tính tương đối thể hiện qua khái niệm cho rằng vận tốc của một vật chỉ cóthể được xác định tương đối với vị trí của nhà quan sát. Lấy ví dụ, một người đànông đang đi bên trong một chiếc máy bay dân dụng cỡ lớn có vẻ đang đi ở tốc độkhoảng 1 dặm/giờ đối với hệ quy chiếu là chiếc máy bay (còn chính chiếc máy bayđang chuyển động với vận tốc 600 dặm/giờ). Tuy nhiên, đối với một nhà quan sátở mặt đất, người đàn ông đó đang chuyển động ở vận tốc 601 dặm/giờ. Einstein đã giả sử trong các tính toán của ông rằng tốc độ của ánh sángtruyền giữa hai hệ quy chiếu vẫn giữ nguyên không đổi đối với các nhà quan sát ởcả hai nơi. Do nhà quan sát ở hệ quy chiếu này sử dụng ánh sáng để xác định vị trívà vận tốc của các vật trong hệ quy chiếu kia, nên điều này làm thay đổi cách mànhà quan sát có thể liên hệ vị trí và vận tốc của các vật. Einstein sử dụng khái niệmnày để tìm ra một vài công thức quan trọng mô tả cách các vật thể trong một hệquy chiếu xuất hiện khi nhìn từ hệ quy chiếu kia đang chuyển động đều tương đốivới hệ quy chiếu thứ nhất. Kết quả của ông đưa tới một số kết quả khác thường,mặc dù hiệu ứng chỉ trở nên đáng kể khi vận tốc tương đối của vật đạt gần tới tốcđộ ánh sáng. Tóm lại, hàm ý chính của những lí thuyết cơ bản của Einstein vàphương trình tương đối tính thường được trích dẫn của ông E = mc2 có thể tóm tắt như sau: Chiều dài của một vật giảm, tương đối đối với nhà quan sát, khi vận tốc của vật tăng. Khi một hệ quy chiếu đang chuyển động, các khoảng thời gian trở nên ngắn hơn. Nói cách khác, một nhà du hành vũ trụ chuyển động với tốc độ ánh sánghoặc gần tốc độ ánh sáng có thể rời Trái Đất trong nhiều năm và quay trở lại trảiqua khoảng thời gian mất có vài ba tháng. Khối lượng của một vật đang chuyển động tăng theo vận tốc của nó, và khi vận tốc đạt tới tốc độ ánh sáng thì khối lượng tiến tới vô cùng. Vì lí do này nênngười ta giữ niềm tin rằng chuyển động nhanh hơn tốc độ ánh sáng là không thể cóđược, bởi vì để gia tốc đến khối lượng vô hạn cần một lượng năng lượng vô hạn. Mặc dù lí thuyết của Einstein ảnh hưởng đến toàn bộ thế giới vật lí, nhưngnó có những quan hệ đặc biệt quan trọng đối với những nhà khoa học đang nghiêncứu ánh sáng. Lí thuyết giải thích được tại sao thí nghiệm Michelson-Morley thấtbại trong việc tạo ra những kết quả như mong đợi, thúc đẩy các nghiên cứu khoahọc nghiêm túc hơn về bản chất của ête xem là môi trường trung chuyển ánh sáng.Nó cũng chứng minh được rằng không gì có thể chuyển động nhanh hơn tốc độánh sáng trong chân không, và tốc độ này là một hằng số và có giá trị không thayđổi. Trong khi đó, các nhà khoa học thực nghiệm tiếp tục sử dụng các thiết bị ngàycàng phức tạp để đo giá trị chính xác của tốc độ ánh sáng và giảm sai số trong cácphép đo này. Các phép đo vận tốc ánh sáng Ph Giá trị N Nhà ương ước tínhăm nghiên cứu pháp km/giây Đè 1 galileo Ga n lồng có 333,5667 lilei mái che Vệ 1 Ole tinh của 220.000676 Roemer sao Mộc Hiệ 1 James n tượng 301.000726 Bradley quang sai 1 Charles Gư 402.336834 Wheatstone ơng quay 1 Francis Gư838 Arago ơng quay Bá 1 Armand nh xe 315.000849 Fizeau quay 1 Leon Gư 298.000862 Foucault ơng quay Tín 1 James h toán lí 284.000868 Clerk Maxwell thuyết 1 Marie- ...