Měř

ení r

ychlos

ti

světl

a

Otte Vilém – gymn. Dr. Karla Polesného, Znojmo

Jan Pikous – SPŠ strojní a elektrotechnická, České Budějovice

Anna Raichlová – gymn. Nad Alejí

Motivace

• Přeměření limitní rychlosti pro náš prostor• Rekonstrukce Focaultovy metody pomocí laserů• Je rychlost světla opravdu konstantní?

Historie

• Galileo Galilei– Chtěl zjistit rychlost světla měřením ze 2 kopců a pozorováním

zhasínání světel, byl neúspěšný.

• Olaf Röemer– Pozoroval Jupiterovy měsíce a zjistil, že perioda jejich oběhu je

kratší, když se Země přibližuje, než když se vzdaluje. Z tohoto dokázal později Hagen určit, že rychlost světla je cca 2.1x108 m/s

• Hippolit Fizeau– Použil rotující ozubené kolo a zrcadlo ke zjištění rychlosti světla –

zjišťoval, kdy se ještě světlo vrátí do stejné mezery, a kdy už ne

• Foucault– Zdokonalil metodu Fitzeaovu, použil rotující zrcadlo namísto

ozubeného kola – změřil cca 2.98x108 m/s

20.století

• Michelsson– Jeho výsledek byl korektnější – cca 2.98798x108 m/s

• Vylepšení Foucaultovy metody– S nástupem nových technologií, jako koherentní svazky světla (lasery)

bylo možné využít metody popsané níže:

• Apollo– Apollo zanechalo na Měsíci koutový odražeč a poté byla změřena

rychlost světla podobně jako v Galileově případě.

• Dnešní standard– Na 17. všeobecném kongresu o mírách a váhách je ustanoveno, že

konstanta rychlosti světla je 299 792 458 m/s

Alternativní metody

• Měření c pomocí posunu planet

• Měření c pomocí atomových hodin a objektem u kterého známe index lomu

Foucaultova metoda

• Princip

Foucaultova metoda

• Aparatura

Focaultova Metoda

• Postup měření– Sestavíme aparaturu– Po seřízení aparatury pozorujeme v mikroskopu posun bodů měřením mikrometrickým šroubem– Posun se liší podle otáček– Podle vzorce spočteme rychlost světla

12

2128

ssBD

ffADc

Naše měřeníčíslo měření f1[Hz] f2[Hz] s1 [mm] s2 [mm] Δs [mm] c [m/s]

1  1235 1231 10,6 10,32 0,28 260 355 395

2  1246 1230 10,6 10,36 0,24 304 979 704

3  1254 1239 10,61 10,365 0,245 300 806 859

…

55  1246 1219 10,94 10,68 0,26 280 269 033

56  1225 1207 10,93 10,65 0,28 256 765 742

Průměrná hodnota z 56 měření 284284 207 973 207 973

11

13

17

15

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Měřená rychlost světla [m/s]

Čet

no

st n

aměř

enýc

h h

od

no

t

2,0E+8 - 2,5E+8 2,5E+8 - 3,0E+8 3,0E+8 - 3,5E+8 3,5E+8 - 4,0E+8

Výsledek experimentu

Tabulková hodnota rychlosti světla :

299 792 458 [m/s]

Naše naměřená hodnota rychlosti světla :

284 207 973 [m/s]

Poděkování

• Akci Fyztyd

• Fakultě jaderné a fyzikální inženýrské

• Českému vysokému učení technickému

• Vojtěchu Svobodovi

• Davidu Konaříkovi

• Zuzaně Sekerešové