בערוץ
 
 
 
 
 
 
 
 
איך מדדו את מהירות האור? 
 
 
בלדד השוחי

בלדד השוחי משיב לשאלת הגולש, וסוקר את קיצור תולדות האור, והמרדף אחריו

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
לבלדד שלום

קוראים לי דרור ויש לי שאלה אליך.

מצאו כי מהירות האור היא 300,000 קילומטר לשנייה (אם אני לא טועה). אז השאלה היא: איך מדדו את זה ? באיזה כלים? איך הם יודעים בוודאות שזאת המהירות ?

דרור
 
 
דרור היקר,

אתה לא ממש טועה, אבל אתה גם לא ממש מדייק.

מהירות-האור* היא 299,792,458 מטרים לשניה בדיוק.
 

3 - 2 - 1 - קרן אור!

 
מוקדם מאד אנשים שמו-לב שכשברק מבריק בשמיים, לוקח לרעם קצת זמן להגיע, והזמן הזה מתארך ככל שהצופה (או המאזין) נמצא רחוק יותר מהברק. עד למאה ה-17 ההנחה המקובלת היתה שזה קורה בגלל שלקול יש מהירות מוגבלת, ואילו מהירותו של האור היא אינסופית; אבל אז הגיע גלילאו.
 
 
גלילאו - איש יקר - הבין שזה רק מוכיח שהאור מהיר יותר מהקול. הוא לקח מנורה, עלה על ראש גבעה, ושלח עוזר לעמוד על ראש גבעה סמוכה במרחק של בערך מיל אחד. גלילאו היבהב במנורה שלו, והעוזר, ברגע שהוא ראה את ההבהוב, היבהב חזרה.

עד-כמה שגלילאו הצליח לראות, לא היה שום עיכוב בהבהובים. אבל כל מה שזה מוכיח זה שהאור לא רק מהיר יותר מהקול, הוא גם מהיר יותר מהעוזר של גלילאו.

גלילאו ציין שהאור מהיר לפחות פי-עשרה יותר מהקול, וירד מהגבעה.
 

מתחמם... מתחמם...

איו, אחד מירחיו של צדק
 איו, אחד מירחיו של צדק   
בשנת 1676 ישב לו תוכן דני בשם רומר (Rømer) וחקר את ליקויי-הלבנה של איו, אחד מהירחים של צדק. אגב, מי שגילה את הירח הזה, יחד עם שלושה מהירחים האחרים של צדק (היום אנו מכירים ששים-ושלושה), היה גלילאו.
 
רומר הצליח לצפות בדיוק מתי יארע ליקוי כזה, אלא שלפתע החישובים שלו החלו להכזיב. הוא שם-לב שבמשך כמה חודשים ההפרש בין התחזית שלו לבין הליקוי האמיתי הלך וגדל, ואז הלך והצטמצם חזרה עד שהתחזיות חזרו להיות מדויקות. רומר לא ממש קלט מה קורה עד שהוא הבין שיש הקבלה בין דיוק התחזיות שלו למרחק של צדק מכדור-הארץ.

רומר הבין שאם לאור יש מהירות, אז כשאנחנו רחוקים מצדק יקח לו יותר זמן להגיע אלינו - ולנו יראה כאילו הליקוי מתעכב. בהתבסס על ההבנה הזו (ועל ידע מוקדם באשר למסלוליהם של צדק וכדור-הארץ) רומר קבע שמהירות-האור היא 200,000 קילומטר לשניה.

ב-1728, פיזיקאי בשם בראדלי (Bradley) גילה שבגלל שכדור-הארץ זז כל הזמן, זווית אור הכוכבים שמגיע אלינו משתנה בהתאם למסלול שלנו סביב השמש. הוא חישב את הסטיה הזו, ולפיה קבע שמהירות-האור היא 301,000 קילומטרים לשניה.
 

עם הרגליים על האדמה

 
בשנת 1849, הפיזיקאי פיזו (Fizeau) שלח קרן-אור דרך הרווח בין שתי שיניים של גלגל-שיניים, משם למסלול מפרך של כחמשה מיל דרך כמה מראות, וחזרה דרך אותו רווח.
 
 
פיזו הצליח לסובב את הגלגל כל-כך מהר, שעד שהקרן השלימה את המסלול שלה וחזרה בחזרה, היא נתקלה בשן של הגלגל במקום ברווח. על-ידי מדידת מהירות הגלגל ואורך המסלול הוא חישב שמהירות-האור היא 313,300 קילומטרים לשניה.

זה יצא פחות מדויק מהמדידה של בראדלי, אבל כל הניסוי התרחש כאן, על כדור-הארץ. המרחקים המעורבים היו ניתנים למדידה, ולא היה צורך להסתמך על מדידות משוערות של גרמי-השמיים.

לאון פוקו (Foucault), האיש והמטוטלת, החליף את גלגל-השיניים במראה מסתובבת. הוא שיגר את קרן-האור כשהמראה היתה ישרה לחלוטין, ועד שקרן-האור השלימה את המסלול שלה, המראה הספיקה להסתובב והאור הוחזר ממנה בזווית. פוקו מדד את הזווית הזו, וב-1926 (אחרי חמשים שנה של מדידות ברמת דיוק הולכת וגוברת) הוא קבע שמהירות-האור היא 299,796 קילומטר לשניה.
 
ב-1958, פיזיקאי אנגלי בשם קית' דיווי פרום (Froome) השתמש במכשיר בשם אינטרפרומטר כדי למדוד הפרעות פנימיות בין גלי-אור שנעו במסלולים באורך שונה. זה קצת מסובך, אבל לפי דפוסי ההפרעות הוא הצליח למדוד את מהירות-האור בדיוק מרהיב: 299,792.5 קילומטר לשניה.
 

What's the metre?

עד 1960, מידת-האורך מטר נקבעה לפי אורכו של מקל שהוחזק אי-שם בצרפת. אבל עם התקדמות המדע, והתאפשרותן של מדידות מדויקות ביותר, חלה מהפכה תפיסתית. במקום להשתמש במקל שעלול להשתנות, להינזק, או אפילו להיגנב, הוחלט להשתמש בתופעת טבע ניתנת למדידה - משהו שיאפשר לאנשים למדוד מטרים אמיתיים בכל מקום.

בהתחלה השתמשו באורך-גל של קרינה שנפלטת מהגז האציל קריפטון, אבל ב-1983 החליטה ועדה מיוחדת שהמטר שווה למרחק שאור עובר בחלק ה-299,792,458 של השניה, ומי שרוצה - שימדוד.

אז אם ישאלו אותך, מהירות-האור היא 299,792,458 מטרים לשניה בדיוק.

זה כבר לא עניין של מדידה מדויקת, זה ענין של הגדרה.


שיהיה לכם סוף-שבוע מדויק ומלא אור,

בלדד השוחי

גם לכם יש שאלה? שלחו אותה לבלדד, השוחי שיודע הכל
אימייל:bildad@nana.co.il

* חשוב לזכור שהאור משנה את מהירותו בהתאם לתווך בו הוא עובר. לאורך כל התשובה השתמשתי במונח "מהירות-האור" בקיצור, אך הכוונה למהירות-האור בריק (ואקום).
 
 
 
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ ilan @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
 
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ ilan @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
 
 

כל הזכויות שמורות 2011 © נענע 10 בע"מ
 
 
 
 
כל הזכויות שמורות © Nana10 בע"מ
Video powered by