Номер 4, страница 136, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

4. В чем заключался опыт Луи Физо? Каково на сегодняшний день самое точное значение скорости света?

В чем заключался опыт Луи Физо?

Опыт Армана Физо, поставленный в 1849 году, стал первым лабораторным (неастрономическим) методом измерения скорости света. Суть эксперимента заключалась в измерении времени прохождения светом известного расстояния. Для этого использовалась следующая установка: свет от источника проходил через зазор между зубцами быстро вращающегося колеса. Затем этот световой импульс преодолевал значительное расстояние $L$ (в оригинальном опыте около 8,6 км) до зеркала, отражался и возвращался к колесу. Наблюдатель смотрел на возвращающийся свет через тот же зазор. Если за время, пока свет летел до зеркала и обратно, колесо успевало повернуться так, что на пути света оказывался следующий зубец, то свет блокировался, и наблюдатель видел затемнение. Зная расстояние до зеркала $L$, число зубцов на колесе $N$ и частоту вращения $\nu$, при которой наступало первое затемнение, можно было рассчитать скорость света $c$.

Время, которое свет затрачивает на путь туда и обратно, равно $t = \frac{2L}{c}$. Время, за которое колесо поворачивается на половину углового шага между зубцами (т.е. зазор сменяется зубцом), равно $\Delta t = \frac{1}{2N\nu}$. Приравнивая эти времена, $t = \Delta t$, получаем формулу для расчета скорости света:

$\frac{2L}{c} = \frac{1}{2N\nu}$

откуда $c = 4LN\nu$.

В своем опыте Физо получил значение около 313 300 км/с, что было достаточно точным для того времени.

Ответ: Опыт Физо заключался в измерении скорости света путем определения времени, за которое свет проходит известное расстояние до зеркала и обратно. Это время измерялось с помощью механического прерывателя света — вращающегося зубчатого колеса.

Каково на сегодняшний день самое точное значение скорости света?

На сегодняшний день скорость света в вакууме ($c$) не является измеряемой величиной с некоторой погрешностью. Она представляет собой фундаментальную физическую константу, значение которой зафиксировано точно. С 1983 года единица длины в Международной системе единиц (СИ), метр, определяется через скорость света. Метр — это расстояние, которое свет проходит в вакууме за интервал времени, равный $1/299792458$ секунды. Следовательно, значение скорости света является точным по определению и не имеет погрешности.

Ответ: Самое точное значение скорости света в вакууме $c$ является определённой константой и составляет ровно $299\ 792\ 458$ метров в секунду ($c = 299\ 792\ 458 \text{ м/с}$).