Fizeau đo tốc độ ánh sáng bằng bánh răng quay như thế nào?
Khoa học tự nhiên 9 – phần Vật lý • Khám phá mở rộng
Fizeau cho ánh sáng đi qua khe của một bánh răng quay tới gương xa rồi quay về. Nếu bánh đã quay đủ trong thời gian ấy, một răng chặn ánh sáng trở lại. Nhịp quay và hình học bánh cung cấp một cách suy thời gian truyền rất ngắn. [1]
Một cửa chớp cơ học thay thao tác bấm giờ
Ánh sáng đi qua một khe khi rời máy. Nó phản xạ từ gương rồi trở lại vị trí bánh. Bánh không dừng trong lúc chờ: khe ban đầu có thể đã được thay bằng một răng chắn.
Hình dung một cánh cửa luân phiên mở và đóng: tín hiệu ra khi mở nhưng quay lại lúc đóng có thể biến mất ở máy quan sát. Sự biến mất giúp xác định quan hệ giữa thời gian đi-về và nhịp cửa. Ở dụng cụ Fizeau, “cửa” là cấu trúc khe và răng biết trước.
Vì sao cách này hợp với ánh sáng rất nhanh?
Thời gian phản ứng của người dễ lớn hơn nhiều thời gian cần đo. Thay việc chờ người nhìn rồi bấm bằng một chuyển động cơ học lặp và được đo trước giúp đưa câu hỏi sang những đại lượng dễ kiểm hơn.
APS mô tả kết quả Fizeau công bố năm 1849. Phép đo chưa cho giá trị đúng tuyệt đối theo tiêu chuẩn hiện đại; đó vẫn là một bước quan trọng trong đo trên đường truyền dưới mặt đất. [1]
Không phải ánh sáng bị răng làm chạy chậm
Bánh cho hoặc chặn đường truyền tại một thời điểm. Nó không làm ánh sáng đang bay ở đoạn xa tự giảm tốc theo nhịp quay. Sự thay đổi quan sát là điều kiện tiếp nhận, không thay đổi toàn bộ tốc độ truyền của chùm.
Cũng không quên tín hiệu đi tới gương rồi quay lại: thời gian cần xét thuộc cả đường đi-về. Một nửa đường và toàn hành trình không được đánh tráo dù không viết phép tính.
Thí nghiệm này khác định nghĩa mét hiện đại bằng giá trị c đã cố định. Câu chuyện năm1849là tìm một tốc độ chưa được biết đủ chính xác bằng dụng cụ và khoảng cách; lịch sử cho thấy đại lượng đã được đo trước khi trở thành nền cho một định nghĩa đo lường.
Kết nối với bài học
Bài học nền tảng: Khúc xạ ánh sáng.
Đọc thêm: Sóng điện từ truyền trong chân không được không.
Chương trình Khoa học tự nhiên 9 – phần Vật lý · Trợ lý AI Ước Mơ Lớn.