Valguskiiruse arvutamine,Valguskiiruse määramise 340. aastapäev

Valguskiiruse arvutamine,Valguskiiruse määramise 340. aastapäev

Valguskiiruse arvutamine,Valguskiiruse määramise 340. aastapäev

Valguskiiruse arvutamine,Valguskiiruse määramise 340. aastapäev

Valguse kiirus on kiirus, millega levib elektromagnetkiirgus, sealhulgas valgus. Mõiste valguse kiiruse all peetakse enamasti silmas valguse kiirust vaakumis. Antud artikkel räägib valguse kiirusest viimases tähenduses.

Elektromagnetlainete leviku kiirus sõltub üldjuhul keskkonnast, kus need levivad. Kõige suurem on see vaakumis. Vastavalt Einsteini relatiivsusprintsiibile on valguse kiiruse vaakumis ühesugune kõikides inertsiaalsetes taustsüsteemides ega sõltu valgusallika liikumise kiirusest. Lähtuvalt viimasest printsiibist on valguse kiirus vaakumis füüsikaline konstant, mille väärtus on

{\displaystyle c=299\,792\,458\ m/s\approx 3\times 10^{8}\ m/s,\,} {\displaystyle c=299\,792\,458\ m/s\approx 3\times 10^{8}\ m/s,\,}

kus c tähistab valguse kiirust vaakumis. Ülalantud väärtus on täpne; see pole mõõtmistulemus, vaid selle kaudu defineeritakse tänapäeval SI-süsteemi pikkusühik meeter.

Vastavalt relatiivsusteooriale liiguvad osakesed, millel seisumass puudub, alati valguse kiirusel. Sellisteks osakesteks on footonid ja gluuonid. Seisumassiga osakesed peavad aga alati liikuma kiirusega, mis on väiksem kui valguse kiirus vaakumis (sellise osakese kiirendamiseks valguse kiirusele läheks tarvis lõputult energiat, mis on võimatu). Seega on valguse kiirus vaakumis ühtlasi maksimaalne võimalik kiirus, millega üks objekt võib teiste suhtes liikuda.

Ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]

Küsimus, kas valgus levib silmapilkselt või lõpliku kiirusega, pakkus huvi juba antiikfilosoofias. Et valgus katab kilomeetri kõigest 3 mikrosekundiga, ei olnud tollal võimalik valguse lõplikku kiirust vaadelda.

Siiski uskus juba Empedokles (umbes 450 eKr), et valgus liigub ning vajab vahemaade katmiseks aega. Aristoteles seevastu arvas, et valgus ei liigu, vaid tuleneb asjade pelgast olemasolust. Ta põhjendas oma arvamust sellega, et kui valgus liiguks, oleks valguse kiirus kujuteldamatult suur. Aristotelese autoriteedi ja mõju tõttu kujunes üldtunnustatud seisukohaks.

Ühe vanaaja nägemisteooria järgi kiirgab nägemiseks vajalikku valgust silm ise. Objekti nähakse sellepärast, et sellele langevad silmast lähtuvad valguskiired. Heron Aleksandriast esitas sellele tugineva argumendi Aristotelese seisukoha toetuseks: valguse kiirus peab olema lõpmata suur, sest isegi kaugeid tähti nähakse kohe, kui silmad avatakse.

Hommikumaal seevastu oli levinud ka valguse lõpliku kiiruse idee, mille pooldajad (sealhulgas Avicenna ja Alhazen, mõlemad 1000. aasta paiku) olid vähemuses.

17. sajandi alguses uskus astronoom Johannes Kepler, et valguse kiirus on vähemalt vaakumis lõpmatu, sest tühjas ruumis pole miski valgusele takistuseks. Siin on juba idee, et valguskiire kiirus oleneb keskkonnast.

Francis Bacon arutles, et valguse kiirus ei pea tingimata olema lõpmata suur, vaid on võib-olla lihtsam nii suur, et see pole tajutav.

René Descartes pidas valguse kiirust lõpmata suureks. Päike, Kuu ja Maa on päikesevarjutuse ajal ühel joonel. Descartes esitas argumendi, et kui valguse kiirus oleks lõplik, siis vaatlejale ei näiks nad ühel joonel olevat; nii pidas ta valguse kiiruse lõpmatust empiiriliselt tõendatuks. Descartes oli veendunud, et valguse kiiruse lõplikkus lõhuks tema maailmapildi.

1700. aasta paiku eeldasid Isaac Newtoni ja Christiaan Huygensi teooria valguse lõplikku kiirust. Newton pidas valgust osakeste vooks, Huygens laineks. Mõlemad seletasid valguse murdumisseadust, pidades valguse kiirust murdumisnäitajaga võrdeliseks (Newton) või pöördvõrdeliseks (Huygens). Kui 19. sajandil vaadeldi valguse interferentsi ja difraktsiooni ning mõõdeti valguse kiirust keskkondades, peeti Newtoni teooriat ümberlükatuks.

Et Huygensi ajal mõõdeti esimest korda valguse kiirust ning see osutus tema meelest liiga suureks, et massiga kehad võiksid selle saavutada, püstitas ta hüpoteesi, et on olemas elastne (nähtamatu ja mõõdetamatu) taustkeskkond eeter, milles valgus liigub sarnaselt sellega, nagu õhus liiguvad helilained.