Еще за 300 лет до нашей эры древние математики уже накопили немало знаний о свойстве света. Они знали, что свет распространяется прямолинейно, что угол падения равен углу отражения, известно им было и о преломлении света. Но все были убеждены в том, что скорость света мгновенна. В более позднее время в головы ученых начали закрадываться сомнения по поводу данного утверждения, но доказательств этому не было.
Первые доказательства того, что скорость света имеет определенную величину
Около 900 лет тому назад арабский ученый Авиценна высказал мнение о том, что скорость света хоть и громадная, но существует ее конкретная величина. Подтвердить это утверждение на то время у него не было никакой возможности.
Как очень часто встречается в науке, доказать утверждение, что скорость света имеет определенную величину, довелось случайно, работая совершенно в другом направлении. Начало было положено, когда знаменитый итальянец Галилео Галилей, обнаружил, что у планеты Юпитер существуют спутники. Наиболее крупный из них Ио совершает оборот вокруг планеты за 42 часа 28 минут.
Молодой слушатель французской Академии наук датчанин Оле Рёмер работал над созданием карт для мореплавателей. Для определения координат широты использовалась в северном полушарии Полярная звезда, а в южном полушарии – одна из звезд созвездия Южный крест.
Для определения координат долготы был предложен довольно простой способ – по разнице времени в двух различных точках земного шара. В связи с тем, что точных часов в то время не было, ученые предложили использовать какое-либо небесное явление, которое доступно для наблюдения и повторяется в одно и то же время. Рёмер предложил использовать для этого затмение спутника Юпитера, видимого с любого места на суше и море.
Спутник Ио проплывал перед планетой, а затем погружался в ее тень и исчезал из вида, чтобы вновь вспыхнуть через 42 часа 28 минут. Но последующие наблюдения, произведенные через полгода, из одного и того же пункта дали разницу по времени в 1 320 сек. Молодой ученый, детально проверив свои наблюдения, пришел к выводу, что это запаздывание связано с дополнительным расстоянием, проходящим светом, при нахождении Земли на другой стороне своей орбиты.
Известную на то время величину диаметра орбиты Земли ученый разделил на запаздывание и определил предположительную скорость света. Согласно его расчетам, она равнялась около 200 тыс. км/сек. Результат был на треть меньше фактической скорости, но это было первое измерение, причем оно имело на то время громадное значение.
Последующие измерения скорости света
Молодой датский ученый доказал, что скорость света не мгновенна, а имеет определённую величину. Но это был астрономический метод определения, который был значительно растянут во времени. «Наземное» определение скорости света было подтверждено лишь 175 лет спустя французским физиком Луи Физо. Суть его метода заключалась в том, что луч света пропускался через зубья вращающегося с определенной скоростью колеса и возвращался обратно, отраженный зеркалом, находящимся на расстоянии 8,6 км. Зубцы вращающегося колеса разбивали пучок света на импульсы, интенсивность которых возрастала при определенной скорости вращения. Проведя необходимые расчеты, Физо вычислил скорость света, которая согласно его данным равнялась 312 тыс. км/сек.
Эти данные были восприняты учеными неоднозначно, у многих возникли сомнения в достоверности данных, полученных таким способом. По прошествии 13 лет другой француз Леон Фуко повторил эксперимент Физо, заменив в нем зубчатое колесо на вращающееся зеркало. Результат фактически был подтвержден.
С появлением лазерных установок ученым удалось точно измерить скорость света. Американский ученый К. Ивенсон в 1972 году в результате независимых измерений частоты и длины волны лазера получил значение скорости света, равное 299 792 456,2±0,2м/с.
