Какова скорость света в воде?
Ученик
(142),
закрыт
5 лет назад
NRGizer
Гуру
(2823)
15 лет назад
Способ определения скорости света в движущейся прозрачной среде заключается в измерении скорости движения среды и коэффициента преломления света в ней. Скорость света в движущейся прозрачной среде определяют из выражения:
W=c(1-v/c)/{n(1-v(1-1/n)/c)}+v, где n – коэффициент преломления среды; v – скорость движения среды; с – скорость света в вакууме.
Скорость света в вакууме с=300000 км/с. Скорость света в воде u=с/n » 225 000 км/с, где n = 1,33 – коэффициент преломления воды.
Источник: http://radiy-tn.narod.ru/
Условие задачи:
Показатель преломления света относительно воды равен 1,16. Найти скорость света в воде, если абсолютный показатель преломления стекла равен 1,54.
Задача №10.2.10 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Дано:
(n_{21}=1,16), (n_2=1,54), (upsilon-?)
Решение задачи:
Показатель преломления данной среды относительно вакуума называется абсолютным показателем преломления данной среды (n), его можно определить как отношение скорости света в вакууме (c), равной 3·108 м/с, к скорости света в данной среде (upsilon). Применительно к воде будет справедливо записать:
[n_1 = frac{c}{upsilon}]
Откуда выразим искомую скорость света в воде (upsilon):
[upsilon = frac{c}{n_1};;;;(1)]
Показатель преломления второй среды относительно первой (n_{21}) равен отношению абсолютного показателя преломления второй среды (n_2) к абсолютному показателю преломления первой среды (n_1). Поэтому показатель преломления стекла относительно воды можно найти по следующей формуле:
[{n_{21}} = frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}]
Значит:
[{n_1} = frac{{{n_2}}}{{{n_{21}}}};;;;(2)]
Подставим выражение (2) в формулу (1), окончательно получим:
[upsilon = frac{{c{n_{21}}}}{{{n_2}}}]
Посчитаем численный ответ:
[upsilon = frac{{3 cdot {{10}^8} cdot 1,16}}{{1,54}} = 2,26 cdot {10^8};м/с]
Ответ: 2,26·108 м/с.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Смотрите также задачи:
10.2.9 Свет идет по кратчайшему пути из одной среды в другую. Каков показатель преломления
10.2.11 При падении света на поверхность скипидара из вакуума угол падения равен 45°
10.3.1 Угол падения луча света на границу стекло-воздух равен 30°. Каков угол преломления?
Степуша
22 октября, 23:05
0
Чтобы рассчитать скорость света в воде необходимо знать скорость света в вакууме=3*10^8 м/с, и показатель преломления воды = 1,33
Дано:
с=3*10^8 м/с
n=1,33
Найти:
v-?
Решение:
n=c/v
v=c/n
v=3*10^8/1,33 = 2,25*10^8 м/с
Ответ: 2,25*10^8 м/с
- Комментировать
- Жалоба
- Ссылка
|
Как измерить скорость света под водой?Шухрат Рустамович 6 лет назад
как измерить скорость света под водой ?
Vlad K 5 лет назад Самый простой способ – косвенное измерение. Скорость света в воде v = c/n, где с – скорость света в вакууме, n – показатель преломления для воды. При вычислении получим v = 226 000 км/с. Метода непосредственного измерения скорости света под водой, который давал бы удовлетворительную точность пока не существует. комментировать
в избранное
ссылка
отблагодарить Знаете ответ? |
Ничто во Вселенной не может быть быстрее скорости света. Узнайте в этой статье, что представляет собой эта особая величина и как на самом деле можно измерить скорость света.
Скорость света c — это одна из самых важных фундаментальных констант в физике. Значение скорости света — 299 792 458 м / (с точностью до ±1,2 м/с) [1] (что примерно равно 300 000 километров в секунду). Это означает, что за одну секунду свет преодолевает расстояние в 300 000 километров. Например, если вы стоите на Луне и светите сильным источником света в сторону Земли, свет проходит 1,25 секунды, прежде чем его можно будет увидеть здесь.
На самом деле, это значение скорости является точным, поскольку, по международному соглашению, определение метра гласит, что один метр — это длина, которую свет проходит в вакууме за 1 / 299792458 секунд.
Заметим, однако, что это действительно только скорость света в вакууме. Если свет проходит через среду, даже если это всего лишь воздух, эта скорость уменьшается.
Помните! Скорость света c точно определена как 299 792 458 метров в секунду. Ничто не движется быстрее света.
Насколько велика скорость света?
Трудно представить, насколько велика скорость света. Лучше всего представить себе это в сравнении со скоростями, которые вам более знакомы. В следующей таблице рассмотрим, как быстро движутся другие вещи в нашей повседневной жизни по сравнению со скоростью света.
| Объект | Скорость в м/с (с округлением) |
| Человек | 1,5 |
| Гоночный автомобиль | 100 |
| Звуковые волны | 343 |
| Сверхзвуковой самолет | 400 |
| Скорость света | 300 000 000 |
Однако это скорость света в вакууме (например, в космическом пространстве). Если свет движется в среде, такой как воздух, его скорость иногда значительно уменьшается.
Скорость света — это максимальная скорость всей материи и информации. На обычных путях ничто не движется быстрее, чем скорость света в вакууме c. Это означает, что не только свет, но и все остальное подчиняется этому ограничению скорости. К ним относятся, например, электромагнитное излучение и гравитационные волны. Такие волны и частицы движутся со скоростью света, независимо от скорости и направления их источника. Это относится и к движущемуся объекту. Например, если поезд едет с включенными фарами, свет все равно будет двигаться со скоростью света, независимо от того, насколько быстро движется поезд. Частицы и материя, чья масса не равна нулю, могут приближаться к скорости света, но никогда не достигают ее.
Скорость света в различных средах
В прозрачных средах, таких как воздух или стекло, свет распространяется медленнее, чем скорость света в вакууме. То же самое относится и к электромагнитным волнам в проводниках. Они также движутся медленнее скорости света. Это отношение скорости света c к скорости в среде v называется показателем преломления n= c / v.
Скорость света в воздухе.
В воздухе этот показатель преломления для видимого света составляет 1,0003. Поэтому в воздухе свет проходит на около 90 километров в секунду медленнее, чем в вакууме, то есть c / 1,0003 ≈ 299910 км / с .
Скорость света в воде.
В воде коэффициент преломления составляет около 1,3 , поэтому скорость света снижается до 230 769 километров в секунду, то есть c / 1,3 ≈ 230 769 км / с .
Скорость света в стекле.
В стекле коэффициент преломления равен 1,5. Если вы рассчитаете это, как и раньше, то получите скорость около 200 000 километров в секунду, то есть c / 1,5 ≈ 200 000 км / с .
Измерение скорости света
Когда вы включаете дома свет, кажется, что свет сразу же заполняет комнату. Но если смотреть на него на очень больших расстояниях и с помощью более совершенных измерительных приборов, чем ваш невооруженный глаз, конечная скорость света становится очевидной.
Существует множество подобных экспериментов. Однако в одном интересном варианте в качестве мишени используется наша Луна.
Представьте, что вы поместили зеркало на поверхность Луны. Теперь вы используете лазер, чтобы направить свет с Земли на это зеркало, и ждете, сколько времени пройдет, пока вы увидите отраженный свет. Только примерно через 2,5 секунды вы увидите вспышку зеркала.
Так с какой скоростью v движется свет вашего лазера?
Вы можете рассчитать её. Луна находится на расстоянии 384 400 километров от Земли. Ваш лазерный свет должен преодолеть это расстояние дважды. Один раз, чтобы добраться от вашего местонахождения до Луны, а затем еще раз, чтобы вернуться от Луны обратно к вам. Лазеру требуется 2,5 секунды, чтобы преодолеть это расстояние.
v = расстояние / время = 2 * 384 400 км / 2,5 с = 307 520 км / с .
Это не совсем соответствует реальному значению около 300 000 километров в секунду, но очень близко. С помощью более точных измерительных приборов можно более точно определить скорость света.
Кстати, свету требуется еще больше времени, чтобы пройти путь от Солнца до Земли. Свету, излучаемому Солнцем, требуется в среднем 8 минут и 17 секунд, чтобы достичь нас на Земле.
Определение скорости света сыграло в науке очень важную роль. Была не только выяснена природа света, но и установлено, что никакое тело не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Это стало ясно после создания теории относительности.
[2]
Единицы измерения
Теперь вы увидели, что скорость указывается в метрах в секунду, а также в километрах в секунду или километрах в час. С помощью простых вычислений вы можете самостоятельно перевести значения в соответствующие единицы измерения.
Чтобы было легче вычислить, мы округлим и скажем, что скорость света составляет 300 000 000 метров в секунду (300 000 000 м/с).
Скорость света в км / с .
Пересчет в километры в секунду относительно прост. В одном километре 1000 метров. Вы знаете, что свет распространяется со скоростью 300 000 000 метров в секунду, тогда 300 000 000 м / 1000 = 300 000 км.
Это означает, что за одну секунду ваш свет распространяется на 300 000 километров.
Скорость света в км / ч .
Теперь вы знаете, какое расстояние проходит свет за одну секунду. Теперь вам просто нужно экстраполировать это на часы. В часе 60 минут. В одной минуте 60 секунд, тогда 60 * 60 с = 3600 с. Таким образом, в одном часе 3600 секунд.
В итоге получаем: ( 300 000 км * 3600 ) / ( 1 c * 3600 ) = 1 080 000 000 км / 3600 с = 1 080 000 000 км / ч.
Поэтому свет распространяется в вакууме со скоростью примерно 1 080 000 000 000 км/ч (километров в час).
Скорость света в электродинамике
Классическая физика описывает свет как тип электромагнитной волны. Кроме того, уравнения Максвелла описывают классическое поведение электромагнитных волн.
Законы Максвелла предскажут волны в пустоте со скоростью: c = 1 / ε0 * μ0 , где ε0 — электрическая постоянная и μ0 — магнитная постоянная.
В современной квантовой физике теория квантовой электродинамики (КЭД) описывает электромагнитное поле. В этом случае свет является фундаментальным возбуждением (также называемым квантом) электромагнитного поля. Это возбуждение принимает форму фотона. В рамках КЭД фотоны являются безмассовыми частицами. Поэтому, согласно специальной теории относительности, они движутся через вакуум со скоростью света.
Список использованных источников
- Википедия
- Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни/ Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — 19-е изд. — М. : Просвещение, 2010. — 399 с.
- Касьянов В. А. Физика. 11 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2005.
