Fogaskerékkel mérték meg a fény sebességét

2009. július 23. 08:38 MTI

Százhatvan éve, 1849. július 23-án határozta meg a fény sebességét először földi körülmények között Hippolyte Fizeau francia fizikus.

Korábban

A fénysebesség mérésének gondolata hosszú ideig fel sem merült, még a legnagyobb elmék is, Arisztotelésztől Descartes-ig úgy gondolták, hogy a fény bármilyen távolságot egy pillanat alatt tesz meg. Ebben csak a 17. században kezdtek kételkedni, s Galilei tette az első kísérletet a fénysebesség meghatározására. Segédjével egy mérföld távolságra két domb tetejére álltak, letakart lámpával kezükben, majd egyikük lámpavillantással jelzett, a másiknak pedig a fényt látva viszonoznia kellett ezt. Mivel a fény ekkora utat ötmilliomod másodperc alatt tesz meg, nem jártak sikerrel, csak az emberi reakcióidőt mérhették meg.

Az első közelítést a fény sebességére az 1670-es években a dán Olaf Römer adta. A Jupiter holdjainak fogyatkozását vizsgálva észrevette, hogy az rendszeresen a vártnál kicsit előbb következik be, ha a Föld közelebb van a bolygóhoz, illetve később kerül rá sor, amikor a Föld távolabb van a Jupitertől. Römer ebből azt a következtetést vonta le, hogy a fénynek van sebessége, s a késés az az idő, amely a többlettávolság megtételéhez szükséges. A Föld-pálya hozzávetőleges ismeretében elvégezte a számítást, s mintegy 226 ezer kilométert kapott, ami a valós értéknél mintegy 30 százalékkal kevesebb. 1728-ban az angol James Bradley az aberráció jelenségét felhasználva már 301 ezer km/s értéket határozott meg fénysebességként.

A fény sebességét 1849. július 23-án mérte meg először földi, laboratóriumi körülmények között a francia Hippolyte Fizeau. Az eljárás során a fénysugár egy fogaskerék fogai között haladt át, majd egy tükörről a nyolc kilométerre elhelyezett másik tükörre esett, onnan pedig vissza az eredeti fogaskerékre. Ha a kerék fordulatszámát jól állították be, ezen idő alatt egy fokot haladt előre és a fog miatt a fény nem látszott. A fordulatszám és a megtett távolság ismeretében számították ki a fénysebességet, amelyet durván 314 ezer kilométernek adódott másodpercenként.

A módszert később Léon Foucault tökéletesítette, s 1862-ben már 298 ezer kilométert kapott, amely igen közel áll a mai ismereteink szerinti 299 792 km/s-hoz. A fény sebességét vízben is megmérték és azt találták, hogy az kisebb, mint a levegőben, ezzel pont került a Newton óta zajló vita végére, hogy a fény hullám-e avagy részecskékből áll. Mivel az elmélet szerint a víz a hullámokat lassítja, a részecskéket felgyorsítja, bebizonyosodott a fény hullámtermészete.

Azóta a fény mérésére egyre pontosabb metódusokat dolgoztak ki és egyre fejlettebb eszközöket (precíziós mérőműszerek, lézer, céziumóra) alkalmaznak. A vákuumbeli fénysebesség értéke 299 792 458 m/s, 1983 óta a méter meghatározása is a fény által a vákuumban a másodperc 1/299 792 458-ad része alatt megtett út hossza. Einstein relativitáselmélete szerint a fény sebessége abszolút, semmi sem gyorsabb nála és független a fényforrás és a megfigyelő sebességétől.