Home » [NEW] แสง (Light) | อัตราเร็วแสง – Nangdep.vn

[NEW] แสง (Light) | อัตราเร็วแสง – Nangdep.vn

อัตราเร็วแสง: คุณกำลังดูกระทู้

ประวัติการวัดอัตราเร็วแสง

เรียบเรียงโดย อ. เดชา ศุภพิทยาภรณ์

อัตราเร็วแสงเป็นค่าคงตัวพื้นฐานที่ สำคัญมากที่สุดค่าหนึ่ง ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ตั้งแต่อดีตหลายคนพยายามศึกษา Galileo ถือว่าเป็นบุคคลแรกที่พยายามทดลองวัดหาอัตราเร็วแสง หลังจากนั้นก็มีนักวิทยาศาสตร์หลายคน/กลุ่ม พยายามวัดให้ได้ค่าที่มีความแม่นยำมากขึ้น จนปัจจุบัน เราสามารถวัดอัตราเร็วแสงที่เป็นค่าที่ถูกต้อง 100% เลยทีเดียว

ความพยายามในการวัดอัตราเร็วแสง

ในปี ค.ศ.1629Beeckmanทำการสังเกตแสงไฟจากลูกปืน ที่สะท้อนออกมาจากกระจกราบซึ่งอยู่ห่างจากปากกระบอกปืน 1 ไมล์ และคิดว่าแสงน่าจะมีอัตราเร็วค่าหนึ่ง

ในปี ค.ศ. 1638Galileoพยายามวัดอัตราเร็วของแสง โดยการไปยืนอยู่บนยอดเขาลูกหนึ่งและให้ผู้ช่วยของเขาอยู่บนยอดเขาอีกลูก หนึ่งที่อยู่ห่างออกไปหลายไมล์ โดยทั้งคู่ถือโคมไฟไว้คนละดวงแล้วตกลงกันว่า เขาจะเปิดโคมไฟให้แสงจากโคมไฟเดินทางจากเขาไปหาผู้ช่วย เมื่อผู้ช่วยของเขาเห็นแสงก็แสดงว่าแสงได้เดินทางไปถึงผู้ช่วยของเขาแล้วและ ให้ผู้ช่วยของเขาเปิดโคมไฟทันทีที่เห็นแสงไฟจากเขา เมื่อเขาเห็นแสงจากผู้ช่วยเดินทางกลับมา เขาก็จะทราบเวลาที่แสงใช้ในการเดินทางไปและกลับ โดยการหาอัตราส่วนระหว่างระยะทางไปกลับและเวลาที่แสงเดินทางไปกลับ เขาก็จะทราบความเร็วของแสง

แต่จากผลการทดลอง เขาไม่สามารถวัดเวลาที่แสงเดินทางไปกลับได้เลย Galileo จึงสรุปว่า อัตราเร็วแสงมีค่าสูงมาก ไม่สามารถวัดด้วยวิธีการนี้ได้ แต่ Galileo ได้ประมาณว่าแสงมีอัตราเร็วมากกว่าเสียงประมาณ 10 เท่า

รูปที่ 1 วิธีการวัดอัตราเร็วของแสงของ Galileo

ข้อสังเกต ค่า Reaction time ของคนมีค่าประมาณ 0.2 วินาที จะเห็นว่าช่วงเวลานี้ช้าเกินไปที่จะวัดอัตราเร็วแสงได้ด้วยวิธีของ Galileo

ในปี ค.ศ. 1676Roemerแสดงให้เห็นว่าอัตราเร็วของแสงมีค่าจำกัดค่าหนึ่ง โดยใช้กล้องโทรทรรศน์สังเกตการเกิดจันทรุปราคาของดวงจันทร์ของดาวพฤหัส โดย Roemer สามารถวัดแสงที่ดวงจันทร์ของดาวพฤหัสถูกบังได้ หลังจากการสังเกตหลายๆ ปี พบว่า เวลาเริ่มต้นที่ดวงจันทร์ของดาวพฤหัสถูกบังนั้น มีค่าแตกต่างกัน ทั้งๆ ที่การเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ของดาวพฤหัสเหมือนเดิมทุกประการ Roemer จึงตั้งข้อสังเกตว่าเวลาที่แสงใช้ในการเดินทางจากดวงจันทร์ที่ถูกบังโดยดาว พฤหัสมายังโลกตอนที่อยู่ตำแหน่งแตกต่างกันรอบดวงอาทิตย์มีค่าแตกต่างกัน ดังรูปที่ 2Roemer พบว่าเวลาที่แสงใช้ในตำแหน่งที่ 1 มีค่าน้อยกว่าในตำแหน่งที่ 2 เหตุที่เป็นเช่นนี้เป็นเพราะว่า แสงเดินทางไกลกว่าตำแหน่งที่ 1 ซึ่งประมาณเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์

รูปที่ 2 ตำแหน่งของโลกรอบดวงอาทิตย์ขณะที่สังเกตจันทรุปราคาของดวงจันทร์ของดาวพฤหัส

อัตราเร็วของแสงสามารถหาจากอัตราส่วนระหว่าง ความยาวของเส้นผ่านศูนย์กลางของวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ และผลต่างของเวลาในตำแหน่งที่ 1 กับ ตำแหน่งที่ 2 โดยหลักการนี้ Roemer สามารถคำนวณหาอัตราเร็วของแสงได้ประมาณ 185,000 ไมล์ต่อวินาทีหรือ 296,000 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งถือว่าใกล้เคียงกับค่าจริงมากทีเดียว

ต่อมาในปี ค.ศ. 1849 Fizeau ทดลองหาอัตราเร็วของแสงใหม่ และถือว่าเป็นการทดลองแรก ที่ทำโดยใช้อุปกรณ์ที่อยู่บนโลก โดยอาศัยหลักการที่คล้ายๆ กับ Galileo คือ ให้แสงเดินทางจากแหล่งกำเนิดผ่านกระจกที่ใช้แยกแสง (Beam splitter) ดังรูปที่ 3 แสงสะท้อนบางส่วนผ่านแผ่นจานหมุนที่มีลักษณะของขอบเป็นช่องที่ห่างกันสม่ำ เสมอดังรูป ไปสะท้อนกระจกราบที่ระยะห่างออกไป 20 ไมล์หรือประมาณ 35 กิโลเมตร แสงที่สะท้อนกลับมาสามารถผ่านจานหมุนและ Beam splitter ได้ ทำให้ผู้สังเกตที่อยู่ด้านหลังจานหมุนสามารถมองเห็นแสงที่สะท้อนมาได้

See also  [NEW] 83000+ พาหมาไปเดินเล่น รูปภาพ | พา หมา ไป เดิน เล่น - Nangdep.vn

ถ้าปรับอัตราเร็วของจานหมุนจนมีค่าที่เหมาะสม แสงที่สะท้อนจากกระจกจะถูกบัง โดยซี่ของจานหมุน ทำให้ผู้สังเกตไม่สามารถเห็นแสงที่สะท้อนกลับมาได้ ดังนั้นเวลาที่ซี่ของจานหมุนเคลื่อนที่ไปบังแสงพอดี จะต้องเท่ากับเวลาที่แสงเดินทางไปและกลับมาที่จานหมุน และถ้าทราบระยะห่างของซี่ของจานหมุน ระยะทางที่แสงเดินทางไปกลับ อัตราเร็วของจานหมุน ก็สามารถคำนวณหาอัตราเร็วของแสงได้ โดยหลักการนี้ Fizeau สามารถหาอัตราเร็วของแสงได้ประมาณ 313,000 กิโลเมตรต่อวินาที ก็ถือว่าเป็นตัวเลขที่ใกล้เคียงกับค่าจริงมาก

รูปที่ 3 การจัดอุปกรณ์การวัดอัตราเร็วของแสงของ Fizeau

ในปี ค.ศ. 1880Michelsonได้ทำการดัดแปลงวิธีการวัดอัตราเร็วของแสงใหม่ โดยใช้กระจกรูปแปดเหลี่ยมหมุน ดังรูปที่ 4เพื่อที่จะวัดระยะเวลาที่แสงเดินทาง 1 รอบ จากภูเขา Wilson ไปยังภูเขา San Antonio ใน California ซึ่งมีระยะทางประมาณ 35 กิโลเมตร โดยให้กระจกรูปแปดเหลี่ยมนี้หมุนด้วยอัตราเร็วค่าหนึ่ง ถ้ามีแสงสะท้อนออกไปตามทิศที่ปรากฏในรูปที่ 4ก็แสดงว่า ระยะเวลาที่แสงเดินทางไปกลับต้องเท่ากับระยะเวลาที่กระจกหมุนไปเท่ากับ 1/8 รอบ เมื่อวัดระยะทางและอัตราการหมุนของกระจกได้ ก็สามารถหาอัตราเร็วของแสงได้

โดยวิธีการนี้ เขาวัดอัตราเร็วของแสงได้ประมาณ 186,285 ไมล์ต่อวินาทีหรือ 299,796 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งถือว่าใกล้เคียงกับค่าจริงมาก เช่นกัน

รูปที่ 4 การจัดอุปกรณ์การวัดอัตราเร็วของแสงของ Michelson

ข้อมูลในตารางที่ 1แสดงพัฒนาการของวิธีการวัดอัตราเร็วของแสง ซึ่งอัตราเร็วของแสงที่ยอมรับกันในปัจจุบันมีค่าเท่ากับ 299,792.458 กิโลเมตรต่อวินาที ในสุญญากาศ (ในอากาศหรือน้ำ แสงจะเดินทางได้ช้ากว่านี้เล็กน้อย)

ตารางที่ 1 แสดงอัตราเร็วของแสงที่วัดได้และวิธีการวัด สังเกตช่องสุดท้าย แสดงค่าความคลาดเคลื่อนเป็นศูนย์เลยทีเดียว

ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลกเราประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร ทำให้เราทราบว่าแสงเดินทางจากดวงอาทิตย์มายังโลกใช้เวลาประมาณ 8 นาที นอกจากนี้เรายังทราบอีกว่า อัตราเร็วของแสงเป็นอัตราเร็วที่สูงสุดที่สรรพสิ่งสามารถเคลื่อนที่ได้ หรือกล่าวได้ว่าไม่มีอะไรที่เคลื่อนที่ได้เร็วกว่าแสงนั่นเอง

เนื่องจากอัตราเร็วของแสงในตัวกลางหนึ่งๆ มีค่าคงที่ทุกทิศทาง ไม่ขึ้นกับการเคลื่อนที่ของผู้สังเกตตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ และการที่อัตราเร็วแสงที่วัดได้ มีความแม่นยำมาก จึงได้มีการกำหนดความยาวมาตรฐานโดยอิงอัตราเร็วของแสง กล่าวคือ แต่เดิมกำหนดว่า ความยาว 1 เมตรมาตรฐานเท่ากับ ส่วนกลับของความยาวเส้นเมริเดียนที่ผ่านกรุงปารีส

ต่อมามีการกำหนดใหม่โดยใช้ความยาวของแท่งมาตรฐานที่เก็บไว้ที่ประเทศ ฝรั่งเศส ซึ่งทำจากโลหะผสมที่มีแพลทินัม 90% และอิริเดียม 10% และวัดความยาวที่จุดหลอมเหลวของน้ำแข็ง และต่อมาเราทราบว่าอัตราเร็วแสงมีค่าคงที่และถูกต้องร้อยเปอร์เซ็นต์ จึงกำหนดความยาวมาตรฐานใหม่ว่า ความยาว 1 เมตร เท่ากับระยะทางที่แสงเดินทางได้ในเวลา 1/299,792.456 วินาที โดยเริ่มตั้งแต่ปี ค.ศ. 1983 และใช้มาจนถึงทุกวันนี้

แหล่งอ้างอิง:ประวัติการวัดอัตราเร็วแสง

1. Speed of Light[online]. Available from: http://csep10.phys.utk.edu/guidry/violence/lightspeed.html [Accessed 2005 August]

2. Speed of Light[online]. Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light [Accessed 2005 August]

See also  [Update] เว็บสอนขุดบิทคอย์ – bitcoin บิทคอย์ สอนขุด | เครื่องขุดบิทคอย - Nangdep.vn

3. ON THE CONSTANCY OF THE SPEED OF LIGHT [online]. Available from: http://www.ldolphin.org/constc.shtml [Accessed 2005 August]

4. How to Measure the Speed of Light [online]. Available from: http://www.speed-light.info/measurement.htm [Accessed 2005 August]

5. http://en.wikipedia.org/wiki/Metre [online] [Accessed 2005 August]


Return to contents


11.1 การเคลื่อนที่และอัตราเร็วแสง


เล่ม : ฟิสิกส์ เพิ่มเติม ม.46 เล่ม3
บท : แสงและทัศนอุปกรณ์
Playlist : https://www.youtube.com/playlist?list=PLrEFzH81p36ioduCraneXqMKzWsA9c8JK

นอกจากการดูบทความนี้แล้ว คุณยังสามารถดูข้อมูลที่เป็นประโยชน์อื่นๆ อีกมากมายที่เราให้ไว้ที่นี่: ดูความรู้เพิ่มเติมที่นี่

11.1 การเคลื่อนที่และอัตราเร็วแสง

เมื่ออนุภาคเร็วกว่าแสง Cherenkov Radiation (การแผ่รังสีของเชเรนคอฟ)


ติดตามเราที่ facebook : https://www.facebook.com/BeCuriousTH
สำรองไว้ เผื่อช่องบิน จะได้หากันเจอ

ณ ปัจจุบันนี้ เราทุกคนรู้ว่าไม่มีอะไรเร็วกว่าแสงได้ มันเป็นข้อจำกัดของฟิสิกส์
ทฤษฎีสัมพัทธภาพได้บอกเราว่า จำนวนพลังงานที่ใช้ในการเคลื่อนที่ให้เร็วเท่าแสงคือ Infinity ซึ่งเรายังไม่รู้ว่าจะสร้างพลังงานขนาดเป็นอนันต์นี้ได้ยังไง

และนี่ก็แค่ พลังงานที่ต้องใช้เคลื่อนที่ให้เร็วเท่าแสงเท่านั้นนะ ถ้าให้เร็วกว่าแสงก็ต้องใช้พลังงานมากกว่านี้ ซึ่งมันไม่เมคเซ้นในทางคณิตศาสตร์เลยว่า จะมีอะไรที่มีค่ามากกว่า infinity ได้

แต่สมมุติว่า ถ้ามีอะไรเร็วกว่าแสงได้ มันจะเกิดอะไรขึ้น?
การเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงก็เกิดขึ้นจริงแล้ว และมันได้สร้างปรากฎการณ์ที่เรียกว่า Cherenkov Radiation หรือการแผ่รังสีของเชเรนคอฟ

Reference
How does Cerenkov radiation work? : https://www.youtube.com/watch?v=Yjx0BSXa0Ks
What is Cherenkov Radiation? : https://www.youtube.com/watch?v=AkR2daFw45U
Cherenkov Radiation : Particles Faster Than the Speed of Light? : https://www.youtube.com/watch?v=_Kf2f_9MfPc
What is Cherenkov Light? : https://www.youtube.com/watch?v=O8cHfoHvElY
Faster Than the Speed of Light – Applications for Cerenkov Imaging : https://www.youtube.com/watch?v=pxFsQ29iZK8
Nuclear fission product : https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fission_product
What is Cerenkov radiation? : http://www.webexhibits.org/causesofcolor/4BA.html
Imaging radiation dose in breast radiotherapy by Xray CT calibration of Cherenkov light
https://www.nature.com/articles/s4146702016031z
อัตราเร็วของแสง : https://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%AD%E0%B8%B1%E0%B8%95%E0%B8%A3%E0%B8%B2%E0%B9%80%E0%B8%A3%E0%B9%87%E0%B8%A7%E0%B8%82%E0%B8%AD%E0%B8%87%E0%B9%81%E0%B8%AA%E0%B8%87
Nuclear Fission a chance discovery ! : http://physicsschooluk.com/atomic_fission_fusion.html
Compton scattering : https://en.wikipedia.org/wiki/Compton_scattering
CHERENKOV COUNTING : https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/cherenkovradiation

See also  [NEW] เปิดใช้ Remote Desktop บน Windows 10 ด้วย Settings | รีโมทคอมพิวเตอร์ระยะไกล - Nangdep.vn

เมื่ออนุภาคเร็วกว่าแสง Cherenkov Radiation (การแผ่รังสีของเชเรนคอฟ)

Will This Go Faster Than Light?


Physics of contraptions meant to go faster than light.
Audible: http://bit.ly/AudibleVe
My video about the problem with Facebook: http://bit.ly/PwFB
Special thanks to MinutePhysics for visual effects and Prof. Geraint Lewis for revisions to earlier drafts of this video.

Will This Go Faster Than Light?

วิธีหาความเร็วของแสงในตัวกลางต่างๆ/วิทย์ ม.ต้น


วิธีหาความเร็วของแสงในตัวกลางต่างๆ/วิทย์ ม.ต้น

การวัดอัตราเร็วแสง (กลุ่ม2)


การวัดอัตราเร็วแสง (กลุ่ม2)

นอกจากการดูบทความนี้แล้ว คุณยังสามารถดูข้อมูลที่เป็นประโยชน์อื่นๆ อีกมากมายที่เราให้ไว้ที่นี่: ดูบทความเพิ่มเติมในหมวดหมู่Wiki

ขอบคุณที่รับชมกระทู้ครับ อัตราเร็วแสง

Leave a Reply

Your email address will not be published.