Razlika između inačica stranice »Brzina svjetlosti«

relativistička masa je zastario, neplodonosan pojam; dodatak o ovisnosti brzine o valnoj duljini; preuređenje
(vidi)
(relativistička masa je zastario, neplodonosan pojam; dodatak o ovisnosti brzine o valnoj duljini; preuređenje)
[[Datoteka:Sun to Earth.JPG|mini|300px|right|[[Sunčeva svjetlost|Sunčevoj svjetlosti]] je potrebno 8 [[minuta]] i 19 [[sekunda|sekundi]] da bi stigla do [[Zemlja|Zemlje]] (udaljenost od 150 milijuna [[kilometar]]a)]]
 
'''Brzina svjetlosti''' je [[brzina]] širenja [[Elektromagnetsko zračenje|elektromagnetskih valova]]. Brzina svjetlosti u [[vakuum]]u osnovna je [[Fizikalne konstante|prirodna konstanta]] koja iznosi:
 
:<math> c \,=\, 299\,\,792\,\,458\ \,m/s\, \approx \, 300\,\,000\,\,km/s\ </math>
Iz teorije [[Elektromagnetizam |elektromagnetizma]] [[James Clerk Maxwell|Jamesa Clerka Maxwell]]a proizlazi da je brzina svjetlosti u vakuumu povezana s drugim dvjema prirodnim konstantama, [[Permeabilnost vakuuma|električnom permitivnošću]] ''ε<sub>0</sub>'' i [[Magnetska permeabilnost|magnetskom permeabilnošću]] ''μ<sub>0</sub>'' vakuuma:
 
:<math>c={1\over\sqrt{\mu_0 \cdot, \varepsilon_0}} </math>
 
Prema [[Teorija relativnosti|teoriji relativnosti]] to je najveća moguća brzina u realnome prostorno-vremenskom kontinuumu. U relativističkoj jednadžbi za energiju tijela u mirovanju:
 
:<math>E = m \cdot, c^2</math>
 
brzina svjetlosti je konstanta razmjernosti (proporcionalnosti) koja povezuje [[masa|masu]] ''m'' i [[energija|energiju]] ''E''.
 
U drugim je [[optika|optičkim]] sredstvima, poput [[zrak|zraka]]u, [[voda|vodivode]], [[staklo|staklustakla]] i drugimdrugih, brzinamjeri svjetlostise manja ibrzina svjetlosti. Ona ovisi o [[Relativna dielektrična permitivnost|relativnoj dielektričnoj permitivnosti]] ''ε<sub>r</sub>'' i [[Relativna magnetska permeabilnost|relativnoj magnetskoj permeabilnosti]] ''μ<sub>r</sub>'' tog sredstva: ,<ref> '''brzina svjetlosti''', [http://www.enciklopedija.hr/natuknica.aspx?id=9885] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.</ref> za koje se pak primjećuje ovisnost o frekveniciji i valnoj duljini svjetlosti te njenom intenzitetu
 
:<math>v={c\over\sqrt{\mu_r \cdot, \varepsilon_r}}</math>
 
== Uloga u fizici ==
=== Granična brzina ===
Prema [[Posebna teorija relativnosti|posebnoj teoriji relativnosti]], [[energija]] predmetatijela [[Masa|mase]] ''m'' i [[Brzina|brzine]] ''v'' dana je jednadžbom {{nowrap|''γmc''<sup>2</sup>}}, gdje je ''γ'' [[Lorentzov faktor]]. Ako tijelo miruje, ''v'' je jednaka nuli, pa je ''γ'' jednak 1, iz čega slijedi {{nowrap|''E'' {{=}} ''mc''<sup>2</sup>}}, koji definira [[Ekvivalencija mase i energije|ekvivalenciju mase i energije]]. ''Faktor γ'' se približava beskonačnosti kako se ''v'' približava&nbsp;''c'', pa bi bila potrebna beskonačna količina energije kako bi objekt mase ''m'' dostigao brzinu svjetlosti. DrugimTo riječima,znači masada ''m''tijelu tijelatreba kojesve mirujeviše manjaenergije jeza odubrzanje masešto m<sub>0</sub> tijela kojemu se kreće: sukladno formuli <math display="inline">m=\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}</math>. To znači da što je tijelo brže, i što sebrzina više približava brzini svjetlosti,. trebaBila mubi svepotrebna višebeskonačna količina energije kako bi svoju,objekt svekonačne većumase masu,dostigao uspjelobrzinu ubrzatisvjetlosti. Brzina svjetlosti je time gornja granica brzine za objekte koji posjeduju masu,. paOvo zbogje togaeksperimentalno pojedinačnidokazano [[Foton|fotoni]]u nemnogim mogutestiranjima putovatirelativističke brzinamaenergije većimi od brzine svjetlostimomenta.<ref>[http://latimesblogs.latimes.com/technology/2011/07/time-travel-impossible.html ''It's official: Time machines won't work'', Los Angeles Times, pristupljeno 25. srpnja 2011.], pristupljeno 8. prosinca 2016. {{eng oznaka}}</ref><ref>[http://www.ust.hk/eng/news/press_20110719-893.html HKUST Profesori dokazali da fotoni ne nadilaze brzinu svjetlosti], pristupljeno 8. prosinca 2016. {{eng oznaka}}</ref> Ovo je eksperimentalno dokazano u mnogim testiranjima relativističke energije i momenta.<ref>
{{cite web|url=http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/SpecRelNotes.pdf|title=Notes on Special Relativity|last=Fowler|first=M|date=March 2008|publisher=[[University of Virginia]]|accessdate=7. svibnja 2010.|page=56}}</ref> Brzina svjetlosti je također jedina moguća brzina kojoj se gibaju bezmasene čestice, [[baždarni bozoni]]—[[foton]], [[gluon]], a vjerojatno i [[graviton]].<ref>{{Citiranje weba|url=https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2014/04/01/light-has-no-mass-so-it-also-has-no-energy-according-to-einstein-but-how-can-sunlight-warm-the-earth-without-energy/|title=Science questions with surprising answers|archiveurl=https://web.archive.org/web/20200408184302/https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2014/04/01/light-has-no-mass-so-it-also-has-no-energy-according-to-einstein-but-how-can-sunlight-warm-the-earth-without-energy/|archivedate=2020-04-08|author=C. S. Baird|date=2014.|work=|language=en-US|publisher=|accessdate=2020-10-26}}</ref>
 
== Povijest ==
[[Danska|Danski]] [[astronom]] [[Ole Rømer]] je 1676. ustanovio da trenuci opažanja [[okultacija]] (kad se [[nebesko tijelo]], gledano sa [[Zemlja|Zemlje]], skriva iza drugog) [[Jupiter]]ovih satelita (primjer je [[Ija (mjesec)|Io]]) ovise o brzini širenja svjetlosti. Do tada se smatralo da se [[svjetlost]] širi beskonačnom [[brzina|brzinom]]. Kada se Zemlja nalazi u položaju 1. (vidi sliku dolje), promatrač nalazi da do okultacija dolazi u jednakim vremenskim razmacima, tada se Zemlja niti približava niti udaljava od Jupitera. U položaju 2. Zemlja se udaljava od Jupitera, a promatrač nalazi da trenuci okultacije kasne. Razlog je u tome što je svjetlosti potrebno dodatno vrijeme da prevali povećanu [[udaljenost]] do Zemlje. Zamislimo da smo najprije promatrali okultacije u položaju 1., te da smo se premjestili zajedno sa Zemljom u položaj 3., a da putem nismo promatrali okultacije! Znajući u kojim su se razmacima vremena okultacije pojavljivale u položaju 1., predvidjeli bismo vrijeme okultacije kada se nađemo u položaju 3. No do nje ne bi dolazilo još toliko vremena koliko je svjetlosti potrebno da prevali udaljenost od položaja Zemlje 1. do položaja Zemlje 3, a to je duljina 2''a''. Rømer je izmjerio da ukupno kašnjenje iznosi oko ''t'' = 1 000 [[sekunda|sekundi]]. Za brzinu svjetlosti izlazi: <ref> [[Vladis Vujnović]] : "Astronomija", Školska knjiga, 1989. </ref>
 
[[Datoteka:Brzina svjetlosti01.pdf|mini|center|600px500x500px]]
 
:<math> c = \frac{2a}{t} \!</math>
gdje je: ''c'' – brzina svjetlosti, ''v'' = brzina gibanja Zemlje, ''a'' – udaljenost Zemlje od Sunca, ''Z'' - siderička godina Zemlje, ''π'' = 3.14, ''t'' – vrijeme kašnjenja svjetlosti.
 
Rømer je vršio [[mjerenje|mjerenja]] provodio oko 8 godina i omjer ''c : v'' je izašao oko 7600. Današnje vrijednosti su 299 792 [[Metar u sekundi|km/s]] : 29,8 km/s ≈ 10,100. Ustvari Rømer nije napravio nikakav proračun i nije procijenio brzinu svjetlosti. Na osnovi njegovih mjerenja to je obavio [[Christiaan Huygens]] i on je dobio za oko 25 % manju vrijednost od današnjih mjerenja. Značajno je da je Rømer dokazao da je '''brzina svjetlosti konačna'''. Njegovi rezultati nisu u početku prihvaćeni, sve dok [[James Bradley]] 1727. nije otkrio [[aberacija svjetlosti|aberaciju svjetlosti]]. 1809. francuski [[astronom]] [[Jean-Baptiste Joseph Delambre]] je ponovio Rømerova mjerenja, koja su tada obavljena s mnogo točnijim mjernim instrumentima i dobio za brzinu svjetlosti oko 300 000 km/s. On je ustvari izmjerio da svjetlost putuje sa Sunca do Zemlje 8 minuta i 12 sekundi (stvarna vrijednost je 8 minuta i 19 sekundi).
 
=== Mjerenja na Zemlji ===
Glavni problem s prvim zemaljskim (terestičkim) mjerenjima je bio što su znanstvenici u eksperimentima mogli proučavati rasprostiranje svjetlosti na relativno malim udaljenostima. Prvi važniji pokušaj je proveo [[Hippolyte Fizeau]] pomoću uređaja s rotirajućim [[zupčanik]]om kroz čije zupce je propuštao svjetlost. Mjerenjima je 1849. godine dobio vrijednost od oko 313 300 km/s. [[Léon Foucault]] je brzinu svjetlosti 1850. godine mjerio s pomoću rotirajućeg zrcala te za nju dobio vrijednost 298 000 km/s. Američki fizičar [[Albert Abraham Michelson|Michelson]] za svoja je mjerenja svjetlosti u razdoblju od 1880. do 1920. primio [[Nobelova nagrada|Nobelovu nagradu]] [[Nobelova nagrada za fiziku|za fiziku]]. Koristio se osmostaničnim rotirajućim zrcalom i izvorom svjetlosti udaljenim oko 35 [[km]]. Svojim mjerenjima je dobio vrijednost od 299 853 km/s. Poslije je s kolegom [[Edward Williams Morley|Edwardom Morleyem]] proveo čuveni [[Michelson-Morleyev pokus]], u kojem su dokazali da brzina svjetlosti ne ovisi o izvoru niti o brzini kretanja izvora.
Glavni problem s prvim zemaljskim (terestičkim) mjerenjima je bio što su znanstvenici u eksperimentima mogli proučavati rasprostiranje svjetlosti na relativno malim udaljenostima.
 
'''Suvremena mjerenja''' brzine svjetlosti su toliko precizna da je brzina svjetlosti fiksirana na točno 299 792 458 m/s, a onda je prema njoj definirana jedinica duljine [[metar]].
Prvi važniji pokušaj je proveo [[Hippolyte Fizeau]] pomoću uređaja s rotirajućim [[zupčanik]]om kroz čije zupce je propuštao svjetlost. Mjerenjima je dobio vrijednost od oko 313 300 km/s.
 
Američki fizičar [[Albert Abraham Michelson|Michelson]] za svoja je mjerenja svjetlosti u razdoblju od 1880. do 1920. primio [[Nobelova nagrada|Nobelovu nagradu]] [[Nobelova nagrada za fiziku|za fiziku]]. Koristio se osmostaničnim rotirajućim zrcalom i izvorom svjetlosti udaljenim oko 35 [[km]]. Svojim mjerenjima je dobio vrijednost od oko 300 000 km/s.
 
Poslije je s kolegom [[Edward Williams Morley|Edwardom Morleyem]] proveo čuveni [[Michelson-Morleyev pokus]], u kojem su dokazali da brzina svjetlosti ne ovisi o izvoru niti o brzini kretanja izvora.
 
'''Suvremena mjerenja''' su utvrdila brzinu svjetlosti na točno 299 792 458 m/s.
 
== Uloga u fizici ==
=== Granična brzina ===
Prema [[Posebna teorija relativnosti|posebnoj teoriji relativnosti]], [[energija]] predmeta [[Masa|mase]] ''m'' i [[Brzina|brzine]] ''v'' dana je jednadžbom {{nowrap|''γmc''<sup>2</sup>}}, gdje je ''γ'' [[Lorentzov faktor]]. Ako tijelo miruje, ''v'' je jednaka nuli, pa je ''γ'' jednak 1, iz čega slijedi {{nowrap|''E'' {{=}} ''mc''<sup>2</sup>}}, koji definira [[Ekvivalencija mase i energije|ekvivalenciju mase i energije]]. ''γ'' se približava beskonačnosti kako se ''v'' približava&nbsp;''c'', pa bi bila potrebna beskonačna količina energije kako bi objekt mase ''m'' dostigao brzinu svjetlosti. Drugim riječima, masa ''m'' tijela koje miruje manja je od mase m<sub>0</sub> tijela koje se kreće: sukladno formuli <math display="inline">m=\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}</math>. To znači da što je tijelo brže, i što se više približava brzini svjetlosti, treba mu sve više energije kako bi svoju, sve veću masu, uspjelo ubrzati. Brzina svjetlosti je time gornja granica brzine za objekte koji posjeduju masu, pa zbog toga pojedinačni [[Foton|fotoni]] ne mogu putovati brzinama većim od brzine svjetlosti.<ref>[http://latimesblogs.latimes.com/technology/2011/07/time-travel-impossible.html ''It's official: Time machines won't work'', Los Angeles Times, pristupljeno 25. srpnja 2011.], pristupljeno 8. prosinca 2016. {{eng oznaka}}</ref><ref>[http://www.ust.hk/eng/news/press_20110719-893.html HKUST Profesori dokazali da fotoni ne nadilaze brzinu svjetlosti], pristupljeno 8. prosinca 2016. {{eng oznaka}}</ref> Ovo je eksperimentalno dokazano u mnogim testiranjima relativističke energije i momenta.<ref>
{{cite web
|last=Fowler |first=M
|date=March 2008
|title=Notes on Special Relativity
|url=http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/SpecRelNotes.pdf
|page=56
|publisher=[[University of Virginia]]
|accessdate=7. svibnja 2010.
}}</ref>
 
== Izvori ==