Akademik

в свободном пространстве (вакууме) - скоростьраспространения любых электромагнитных волн (в т. ч. световых);одна из фундам. физ. постоянных; представляет собой предельную скоростьраспространения любых физ. воздействий (см. Относительности теория )и инвариантна при переходе от одной системы отсчёта к другой.

С. с. в среде с' зависит от показателя преломления среды n, различногодля разных частот v излучения ( Дисперсия света):. Эта зависимость приводит к отличию групповой скорости от фазовойскорости света в среде, если речь идёт не о монохроматич. свете (дляС. с. в вакууме эти две величины совпадают). Экспериментально определяя с', всегда измеряют групповую С. с. либо т. н. с к о р о с т ь сигнала, или скорость передачи энергии, только в нек-рых спец. случаях не равнуюгрупповой.

Впервые С. с. определил в 1676 О. К. Рёмер (О. Ch. Roemer) по изменениюпромежутков времени между затмениями спутников Юпитера. В 1728 её установилДж. Брадлей (J. Bradley), исходя из своих наблюдений аберрации света звёзд. В 1849 А. И. Л. Физо (А. Н. L. Fizeau) первым измерил С. с. по временипрохождения светом точно известного расстояния (базы); т. к. показательпреломления воздуха очень мало отличается от 1, то наземные измерения даютвеличину, весьма близкую к с. В опыте Физо пучок света от источника . (рис. 1), отражённый полупрозрачным зеркалом N, периодическипрерывался вращающимся зубчатым диском W, проходил базу MN (ок. 8 км) н, отразившись от зеркала М, возвращался к диску. Попадаяна зубец, свет не достигал наблюдателя, а попавший в промежуток между зубцамисвет можно было наблюдать через окуляр Е. По известным скоростямвращения диска определялось время прохождения светом базы. Физо получилзначение с = 313300 км/с В 1862 Ж . Б. Л. Фуко (J. В. L. Foucault)реализовал высказанную в 1838 идею Д. Араго (D. Arago), применив вместозубчатого диска быстровращающееся (512 об/с) зеркало. Отражаясь от зеркала, пучок света направлялся на базу и по возвращении вновь попадал на это жезеркало, успевшее повернуться на нек-рый малый угол (рис. 2). При базевсего в 20 м Фуко нашёл, что С. с. равна 298000500 км/с. Схемы и осн. идеи опытов Физо и Фуко были многократно использованыв последующих работах по определению С. с. Полученное А. Майкельсоном (A.Michelson) (см. Майкельсона опыт )в 1926 значение км/с было тогда самым точным и вошло в интернац. таблицы физ. величин.

Рис. 1. Определение скорости света методом Физо.

Рис. 2. Определение скорости света методом вращающегося зеркала (методомФуко): S - источник света; R - быстровращающееся зеркало; С - неподвижноевогнутое зеркало, центр которого совпадает с осью вращения Я (поэтому свет, отражённый С, всегда попадает обратно на R); М-полупрозрачное зеркало;L - объектив; Е - окуляр; RС - точно измеренное расстояние (база). Пунктиромпоказаны положение R, изменившееся за время прохождения светом пути RСи обратно, и обратный ход пучка лучей через объектив L, который собираетотражённый пучок в точке S', а не вновь в точке S, как это было бы принеподвижном зеркале Л. Скорость света устанавливают, измеряя смещение SS'.

Измерения С. с. в 19 в. сыграли большую роль в физике, дополнительноподтвердив волновую теорию света. Выполненное Фуко в 1850 сравнение С. с. одной и той же частоты v в воздухе и воде показало, что скорость в воде в соответствии с предсказанием волновой теории. Была также установленасвязь оптики с теорией электромагнетизма: измеренная С. с. совпала со скоростьюэл.-магн. волн, вычисленной из отношения эл.-магн. и эл.-статич. единицэлектрич. заряда [опыты В. Вебера (W. Weber) и Ф. Кольрауша (F. Kohlrausch)в 1856 и последующие более точные измерения Дж. К. Максвелла (J. С. Maxwell)].Это совпадение явилось одним из отправных пунктов при создании Максвелломв 1864-73 эл.-магн. теории света.

В совр. измерениях С. с. используется модернизиров. метод Физо (модуляц. метод) с заменой зубчатого колеса на эл.-оптич., дифракц., интерференционныйили к.-л. иной модулятор света, полностью прерывающий или ослабляющий световойпучок (см. Модуляция света). Приёмником излучения служит фотоэлементпли фотоэлектронный умножитель. Применение лазера в качествеисточника света, УЗ-модулятора со стабилизиров. частотой и повышение точностиизмерения длины базы позволили снизить погрешности измерений и получитьзначение км/с. Помимо прямых измерений С. с. по времени прохождения известной базы, широко применяются косвенные методы, дающие большую точность. Так, с помощьюмикроволнового вакуумиров. резонатора [К. Фрум (К. Froome), 1958] при длиневолны излучения = 4 см получено значение км/с. С ещё меньшей погрешностью определяется С. с. как частное от делениянезависимо найденных и v атомарных или молекулярных спектральных линий. К. Ивенсон (К.Evenson) и его сотрудники в 1972 по цезиевому стандарту частоты (см. Квантовыестандарты частоты )нашли с точностью до 11-го знака частоту излученияСН ₄ -лазера, а по криптоновому стандарту частоты - его длинуволны (ок. 3,39 мкм) и получили ± 0,8 м/с. Решением Генеральной ассамблеи Международного комитета по численнымданным для науки и техники - КОДАТА (1973), проанализировавшей все имеющиесяданные, их достоверность и погрешность, С. с. в вакууме принято считатьравной 299792458 ±1,2 м/с.

Как можно более точное измерение величины с чрезвычайно важно не тольков общетеоретич. плане и для определения значении др. физ. величин, но идля практич. целей. К ним, в частности, относится определение расстоянийпо времени прохождения радио-или световых сигналов в радиолокации, оптическойлокации, светодальнометрии, в системах слежения ИСЗ и др.

Лит.: Вафиади В. Г., Попов Ю. В., Скорость света и ее значениев науке и технике, Минск, 1970; Тейлор В., Паркер В., Лангенберг Д., Фундаментальныеконстанты и квантовая электродинамика, пер. с англ., М., 1972. А. М. Бонч-Бруевич.