Тема:Тема:Развитие Развитие

взглядов на взглядов на природу света. природу света.

Скорость Скорость света.света.

(Физика.11 (Физика.11 класс)класс)

Выполнила: учитель Выполнила: учитель физикифизики

МОУ «СОШ №6»МОУ «СОШ №6»г. Кирова Калужской г. Кирова Калужской

областиобластиКочергина В.Э.Кочергина В.Э.

2010 год2010 год

В конце В конце XVII XVII века почти одновременно возникли две, века почти одновременно возникли две, казалось бы взаимоисключающие теории света.казалось бы взаимоисключающие теории света.

Они опирались на два возможных способа передачи Они опирались на два возможных способа передачи действия от источника к приёмнику.действия от источника к приёмнику.

И.Ньютон предложил корпускулярную теорию света, И.Ньютон предложил корпускулярную теорию света, согласно которой свет - это поток частиц, идущих согласно которой свет - это поток частиц, идущих от источника во все стороны (перенос вещества).от источника во все стороны (перенос вещества).

Х.Гюйгенс разработал волновую теорию, в которой Х.Гюйгенс разработал волновую теорию, в которой свет рассматривался как волны, свет рассматривался как волны, распространяющиеся в особой среде - эфире, распространяющиеся в особой среде - эфире, заполняющем всё пространство и проникающем заполняющем всё пространство и проникающем внутрь всех тел (изменение состояния среды).внутрь всех тел (изменение состояния среды).

Ньютон ГюйгенсНьютон Гюйгенс 1. Трудно объяснить, почему 1. Трудно объяснить, почему световые пучки, пересекаясь световые пучки, пересекаясь в пространстве не действуют в пространстве не действуют друг на друга (частицы друг на друга (частицы должны сталкиваться и должны сталкиваться и рассеиваться).рассеиваться).

1. Волны свободно проходят 1. Волны свободно проходят друг сквозь друга, не друг сквозь друга, не оказывая взаимного влияния.оказывая взаимного влияния.

2.Прямолинейное 2.Прямолинейное распространение света распространение света является следствием закона является следствием закона инерции.инерции.

2.Не объясняет.2.Не объясняет.

3. Не объясняет.3. Не объясняет. 3.Легко объяснить 3.Легко объяснить дифракцию и дифракцию и интерференцию.интерференцию.

4. При излучении и 4. При излучении и поглощении свет ведёт себя поглощении свет ведёт себя подобно потоку частиц.подобно потоку частиц.

4. Свет есть частный случай 4. Свет есть частный случай электромагнитных волнэлектромагнитных волн

Что же такое свет?Что же такое свет?

Согласно представлениям современной Согласно представлениям современной физики, свет обладает одновременно физики, свет обладает одновременно свойствами непрерывных свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами электромагнитных волн и свойствами дискретных частиц, которые называют дискретных частиц, которые называют фотонами или квантами света.фотонами или квантами света.

Двойственность свойств света Двойственность свойств света называетсяназывается корпускулярно – волновым корпускулярно – волновым дуализмом.дуализмом.

Два великих противостояния в науке. Два великих противостояния в науке. Этапы развития представлений о природе Этапы развития представлений о природе

света.света.

2,5 тысячелетий назад. 2,5 тысячелетий назад.

Пифагор.Пифагор.

XVII XVII веквек

Исаак НьютонИсаак Ньютон Христиан ГюйгенсХристиан Гюйгенс

XIX XIX век. век.

Джеймс Максвелл.Джеймс Максвелл.

XX XX век.век.

Примиряющая теория.Примиряющая теория.

Корпускулярно-волновой дуализм.Корпускулярно-волновой дуализм.

С помощью каких методов С помощью каких методов измерили скорость света?измерили скорость света?

На рисунке показана схема опыта, с помощью которого Галилей предлагал измерить скорость света. Открывая заслонку фонаря, нужно было определить, через сколько времени вернется свет, отразившись от зеркала.

Это была первая известная попытка Это была первая известная попытка экспериментального определения скорости экспериментального определения скорости

света, предпринятая Галилео Галилеем.света, предпринятая Галилео Галилеем.Однако обнаружить запаздывание сигнала не Однако обнаружить запаздывание сигнала не

удалось из-за большой скорости света .удалось из-за большой скорости света .

Первое экспериментальное определение Первое экспериментальное определение скорости света выполнил датский скорости света выполнил датский астроном Олаф Рёмер в 1675 году.астроном Олаф Рёмер в 1675 году.

СЗ

Опыт РёмераИо совершает один оборот вокруг Юпитера за 42,5 ч. При удалении Земли от Юпитера каждое следующее затмение Ио наступает позднее ожидаемого момента. Суммарное запаздывание начала затмения при удалении Земли от Юпитера на диаметр земной орбиты позднее ожидаемого момента времени составляло 22 мин.

Орбита Земли

Земля

Орбита спутника Ио

Орбита Юпитера

I

II

S1

S2

Разделив диаметр земной Разделив диаметр земной орбиты на время запаздывания, орбиты на время запаздывания, было получено значение было получено значение скорости света:скорости света:

с = 3*10с = 3*101111м / 1320с м / 1320с

с=2,27*10с=2,27*1088м/см/с Полученный результат имел Полученный результат имел

большую погрешность.большую погрешность.

Первое лабораторное измерение Первое лабораторное измерение скорости света было выполнено в скорости света было выполнено в

1849 г. французским физиком 1849 г. французским физиком Арманом Физо.Арманом Физо.

В его опыте свет от источника В его опыте свет от источника SS проходил через прерыватель К проходил через прерыватель К (зубья вращающегося колеса) и, (зубья вращающегося колеса) и, отразившись от зеркала З, отразившись от зеркала З, возвращался опять к зубчатому возвращался опять к зубчатому колесу. колесу.

Метод Физо:Метод Физо:

Параметры установки Физо таковы. Источник света и Параметры установки Физо таковы. Источник света и зеркало зеркало

располагались в доме отца Физо близ Парижа, а располагались в доме отца Физо близ Парижа, а зеркалозеркало — на Монмартре. Расстояние между — на Монмартре. Расстояние между

зеркалами составляло зеркалами составляло ℓ ℓ ~ 8,66 км, колесо имело ~ 8,66 км, колесо имело 720720 зубцов. Оно вращалось под действием часового зубцов. Оно вращалось под действием часового

механизма, приводимого в движение опускающимся механизма, приводимого в движение опускающимся грузом. Используя счетчик оборотов и хронометр, Физо грузом. Используя счетчик оборотов и хронометр, Физо обнаружил, что первое затемнение наблюдается при обнаружил, что первое затемнение наблюдается при

скорости вращения колеса скорости вращения колеса vv = 12,6 об/с. Время= 12,6 об/с. Время движения света движения света tt=2=2ℓℓ//cc, , поэтомупоэтому дает дает

с с = 3,14= 3,14••10 10 88 м/с м/с

Величина, больше полученной из астрономических наблюдений, но близкая к ней. Несмотря на значительную Несмотря на значительную

погрешность измерений, погрешность измерений, опыт Физо имел огромное опыт Физо имел огромное значение — возможность значение — возможность определения скорости определения скорости

света «земными» света «земными» средствами была средствами была

доказана.доказана.

с = 3,14•10 8 м/с

Американский физик А. Майкельсон Американский физик А. Майкельсон разработал совершенный метод разработал совершенный метод измерения скорости света с измерения скорости света с применением вращающихся зеркал.применением вращающихся зеркал.

Метод Майкельсона:Метод Майкельсона:

В соответствии с В соответствии с прямыми методами прямыми методами измерений скорость измерений скорость

света в вакууме света в вакууме теперь принимают теперь принимают

равнойравной

сс=299792458+1,2 м/=299792458+1,2 м/cc

Конечность скорости света Конечность скорости света доказывается доказывается

экспериментально прямым и экспериментально прямым и косвенным методами.косвенным методами.

В настоящее время с помощью В настоящее время с помощью лазерной техники скорость света лазерной техники скорость света определяется по измерениям длины определяется по измерениям длины волны и частоты радиоизлучения волны и частоты радиоизлучения независимыми друг от друга независимыми друг от друга способами и вычисляется по формулеспособами и вычисляется по формуле::

c = λv с=299792456,2 ±1,1 м/сВычисления дают

«Сколько у «Сколько у света света

скоростей?»скоростей?» Пока указаний на изменение Пока указаний на изменение с с с с течением времени нет, но течением времени нет, но физика не может безоговорочно физика не может безоговорочно отбросить такую возможность. отбросить такую возможность. Что ж, остается ждать Что ж, остается ждать сообщений о новых измерениях сообщений о новых измерениях скорости света. Эти измерения скорости света. Эти измерения могут дать еще много нового могут дать еще много нового для познания природы, для познания природы, неисчерпаемой в своем неисчерпаемой в своем разнообразии.разнообразии.

Выводы:Выводы:

1. Природа света обладает корпускулярно-волновым дуализмом (двойственностью).

2. Следует признать научным фактом, установленным экспериментально – конечность и абсолютность (инвариантность) скорости света в вакууме.

3. Подтверждением любой физической теории являются экспериментальные факты.