Descubre aquí todo sobre la Velocidad de la Luz y más

Hoy hablaremos sobre la mayor velocidad en la que una materia puede viajar, la conocida como la velocidad de la luz, una constante universal, y sus diferentes características y variaciones en los diferentes medios en los que puede ser afectada.

velocidad de la luz

Definición

La velocidad de la luz solar en el vacío, comúnmente llamada c, es una constante física universal vital en varias áreas de la física. Su medida precisa es de 299,792,458 metros por segundo (aproximadamente 300 mil kilómetros / s). es correcto como resultado de un acuerdo internacional se indica un medidor porque la longitud del camino atravesado por la luz en el vacío a lo largo de una medida de 1/299792458 segundos.

Descripción

De acuerdo con la teoría de la relatividad restringida, c ( velocidad de la luz ) es que la mayor velocidad en la que viajará toda la materia estándar y, por lo tanto, todas las variedades de datos más conocidas dentro del universo. aunque esta velocidad se relaciona generalmente con la luz, es, de hecho, la velocidad a la que todas las partículas sin masa y los cambios en un campo asociado se desplazan en el vacío (incluida la radiación no particulada y las ondas de atracción). (Ver: Quién creó o comó surgió el universo)

Dichas partículas y ondas viajan a lo largo del movimiento de la fuente o el marco de referencia del observador. Dentro de las teorías especiales y generales de la teoría de la relatividad, c se interrelaciona casa y tiempo, y adicionalmente aparece dentro de la ecuación de la regla E = mc2.

La velocidad a la que la luz se propaga a través de materiales transparentes, como el vidrio o el aire, es una cantidad menor que c; igualmente, la velocidad de las ondas de fuerza magnética dentro de los cables es una cantidad menor que c. La conexión entre c y también la velocidad de la luz solar que viaja en un material muy se denomina relación n del tejido (n = c / v).

Por ejemplo, para la luz, la relación del vidrio suele ser de alrededor de 1.5, lo que sugiere que la luz solar dentro del vidrio viaja a una velocidad de 1,5 / 200,000 kilómetros / s (124,000 mi / s); La proporción de aire por luz es de alrededor de 1 0003, por lo tanto, la velocidad de la luz solar dentro del aire es de alrededor de 299,700 km / s (186,220 mi / s), lo que sugiere que es alrededor de 90 km / s (56 mi / s) más lento que el Velocidad del sol dentro del aire.

Para muchas funciones sensibles, las ondas de fuerza magnética ligera y alternativa pueden propagarse en un instante, a excepción de las largas distancias y las mediciones realmente sensibles, su velocidad finita tiene efectos excepcionales. En comunicación con sondas de casas distantes, tomará minutos u horas para que un mensaje llegue desde la Tierra al satélite artificial, o al contrario.

La luz que se ve desde las celebridades los dejó hace unos años, permitiendo el estudio de la historia del universo a través de la observación de objetos distantes. La velocidad finita de la luz solar limita adicionalmente la velocidad más teórica de las computadoras, ya que los datos deben enviarse dentro de la PC de un chip a otro. La velocidad de la luz solar se usa a menudo con mediciones de tiempo de vuelo para vivir distancias gigantes con alta exactitud.

Ole Rømer es indiscutible por primera vez en 1676 que la luz viaja a una velocidad finita (en lugar de instantáneamente) aprendiendo el movimiento aparente de la luna Io de Júpiter. En 1865, James Clerk Maxwell planificó que la luz era una radiación electromagnética asociada, y así viajó a la velocidad c que parece en su teoría del electromagnetismo.

En 1905, Albert Einstein postuló que la velocidad de la luz solar c con referencia a cualquier marco de referencia podría ser una constante y es independiente del movimiento del suministro de la luz solar . Exploró los resultados de este postulado etimologizando la idea de la teoría de la relatividad y, al hacerlo, mostró que el parámetro c estaba conectado fuera del contexto de la luz solar y el electromagnetismo.

Después de siglos de mediciones adicionales precisas y adicionales, en 1975 se había sabido que la velocidad de la luz solar era de 299792458 m / s (983571056 unidad lineal / s; 186282.397 mi / s) con una incertidumbre de actividad de cuatro elementos por billón. En 1983, el medidor se redefinió dentro del Sistema Internacional de Unidades de Unidades (SI) debido a la distancia recorrida por la luz en un vacío muy en 1/299792458 de segundo.

¿Cuál es la velocidad de la luz?

La velocidad de la luz solar en un vacío muy típicamente se indica con una c, para «constante» o el latín celeritas (que significa «velocidad»). En 1856, Wilhelm Eduard Weber y Rudolf Kohlrausch usaron c para una constante única que luego se demostró que era igual a √ veces la velocidad de la luz solar en un vacío.

Históricamente, la imagen V se usó como una imagen alternativa para la velocidad de la luz solar, introducida por James Clerk Maxwell en 1865. En 1894, Paul Drude redefinió c con su estilo moderno. Einstein usó la V en sus documentos originales en alemán sobre teoría de la relatividad restringida en 1905, pero en 1907 cambió a la c, que para entonces se había convertido en la imagen de calidad de la velocidad de la luz solar.

A veces, c se emplea para la velocidad de las ondas en cualquier medio de tela, y c0 para la velocidad de la luz solar en un vacío. Esta notación de subíndice , que se admite en la literatura oficial del SI, tiene el mismo tipo que las constantes conectadas alternativas: μ para la permeabilidad al vacío o la constante magnética, ε para la permitividad del vacío o la constante eléctrica, y Z0 para la resistencia eléctrica del casa libre.

Desde 1983, el medidor se ha perfilado dentro del Sistema Internacional de Unidades de Unidades (SI) debido a la distancia que recorre esa luz en un vacío muy en 1/3 de segundo. Esta definición establece la velocidad de la luz solar en un vacío muy preciso a 299,792,458 m / s. Como una constante física dimensional, el precio numérico de c es completamente diferente para los distintos sistemas de unidades.

Dentro de las ramas de la física durante las cuales c parece frecuente, como en la teoría de la relatividad, es común usar sistemas de unidades naturales de vida o el sistema de unidades geometrizadas donde c = uno. maltratando estas unidades, c no parece expresamente como resultado de la multiplicación o división por una no tiene un efecto en el resultado.

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Relatividad

Basado en el trabajo de James Clerk Maxwell, es famoso que la tasa de radiación no particulada a menudo es representada por las propiedades de atracción del vacío (constante dieléctrica y permeabilidad). En 1887, físicos, físicos y químicos distribuyeron experimentos convincentes para medir la velocidad de la luz del día con respecto al movimiento del planeta. el objetivo era medir el ritmo del planeta a través del éter, lo que sugiere que se creía necesario para una transmisión de la luz.

Como se muestra en el diagrama del sistema de medición físico patriarca de Albert Francis Charles Augustus Emmanuel, un espejo con una media cara plateada solía dividir un rayo de sol monocromático en 2 rayos que viajaban en ángulos rectos entre sí. Una vez que se abandonó la división, cada rayo se reflejó de nuevo asociado entre los espejos en varias ocasiones (lo mismo varía para que cada rayo renuncie a una longitud de trayectoria extendida, aunque idéntica, esta experimentación usa espejos adicionales), entonces, una vez recombinados, Crea un patrón de interferencia constructivo y perjudicial.

Cualquier modificación menor a intervalos, la velocidad de la luz del día en cada brazo del sistema de medición, modificaría la cantidad de tiempo que pasó en tránsito, que se puede descubrir como una modificación a intervalos del patrón de interferencia. Ernst Mach estuvo entre los primeros físicos. La Organización Mundial de la Salud sugirió que los resultados del experimento eran una refutación de la teoría del éter. El evento en física teórica había comenzado a suministrar otra teoría, la contracción del hombre de ciencia, que explicaba los nulos resultados del experimento.

No está claro si Einstein conoció o no los resultados del físico y los experimentos de Edward Williams Morley; sin embargo, su resultado nulo contribuyó enormemente a la aceptación de su teoría de la teoría de la relatividad.La teoría de Einstein no quiso asociarse con la parte etérica, sin embargo, había estado completamente en sintonía con los resultados nulos del experimento: el éter no existe y, además, la velocidad de la luz del día es la misma dirección.

La velocidad constante de la luz del día es una en cada uno de los postulados elementales (junto con el principio de relación y, además, la equivalencia de los marcos de los fenómenos mecánicos) de la teoría de la teoría de la relatividad de Einstein.

Velocidad de la luz en diferentes medios.

La velocidad de la luz solar en un medio muy depende de la relación del medio, que se describe porque la relación cuantitativa entre la velocidad de la luz solar en el vacío y también la velocidad de la luz solar en este medio. La relación podría ser una propiedad característica de un medio y depende de la susceptibilidad eléctrica del medio.

Según la teoría de la teoría de la relatividad, los datos no pueden viajar más rápido que la velocidad de la luz solar en un vacío, por lo que la proporción de un medio es mayor que la unidad, aunque se encuentran índices refractivos negativos y sofisticados .

MaterialÍndice de refracciónVelocidad m/sNotación
Vacío1299.792.458{\displaystyle \,m\,_{0}}
Aire {\displaystyle _{(1)}}1,00029299.705.543{\displaystyle \,m\,_{1}}
Dióxido de carbono1,0004299.672.589{\displaystyle \,m\,_{2}}
Hielo1,31228.849.205{\displaystyle \,m\,_{3}}
Agua (a 20º C)1,333224.844.349{\displaystyle \,m\,_{4}}
Acetona1,36220.435.631{\displaystyle \,m\,_{5}}
Alcohol etílico1,36220.435.631{\displaystyle \,m\,_{6}}
Solución de azúcar (30%)1,38217.240.912{\displaystyle \,m\,_{7}}
Fluorita1,434209.060.291{\displaystyle \,m\,_{8}}
Glicerina1,473203.525.090{\displaystyle \,m\,_{9}}
Benceno1,501199.728.486{\displaystyle \,m\,_{10}}
Solución de azúcar (80%)1,52197.231.880{\displaystyle \,m\,_{11}}
Cuarzo1,544194.166.099{\displaystyle \,m\,_{12}}
Rubí1,767169.661.832{\displaystyle \,m\,_{13}}
Diamante2,417124.034.943{\displaystyle \,m\,_{14}}
{\displaystyle (1)} En condiciones normales de presión y temperatura.

La radiación de Čerenkov es generada por el paso de partículas que tienen un medio de tela a una velocidad mayor que la que la luz puede alcanzar dentro del medio material (consulte velocidades y materiales dentro de la caja).

La especulación de la idea de la teoría de la relatividad sostiene que en un vacío, nada excederá completamente la velocidad de la luz del día c. (Ver: Cómo la luna afecta las Mareas).

Sin embargo, a lo largo de un experimento reciente, sin embargo, aún se confirma que podría ser posible para la velocidad clasificada que la luz puede exceder de c. El experimento asociado creó que la velocidad clasificada de los haces de los dispositivos ópticos recorre distancias terriblemente cortas a través de los átomos de una cantidad de cincuenta y cinco a trescientos x c.

Sin embargo, no es sensato utilizar este método para transferir información más rápido que c: la tasa de transferencia de información depende de la velocidad frontal (la velocidad a la que el primer incremento de un pulso mayor que cero lo mueve hacia adelante) y, adicionalmente, la mercancía del clasificado La velocidad y también la velocidad frontal son adecuadas para el cuadrado de la velocidad estándar de la luz solar a intervalos del tejido.

Índice de refracción

En óptica, la relación o proporción de una tela podría ser un rango sin dimensiones que describe, sin embargo, la luz se propaga a través de ese medio. se describe como n = c / v ‘donde c es que la velocidad de la luz solar en el vacío y v es la velocidad parcial de la luz solar dentro del medio. por ejemplo, la proporción de agua es de uno.333, lo que sugiere que la luz viaja 1,333 veces más rápido en un vacío muy alto que en el agua.

La relación determina la cantidad de curvatura o refracción de la luz del sol una vez que se introduce en un paño. este es a menudo el uso primario documentado de los índices de refracción y está delineado por la ley de refracción de Snell, n1 sen θ = n2 sen θ , donde θ y sen θ son los ángulos de incidencia y refracción, por separado, de un rayo que cruza la interfaz entre 2 medios Índices de refracción n1 y n2. Los índices de refracción confirman, además, el número de sol que se refleja al llegar a la interfaz, así mismo debido a que el ángulo de incidencia para toda la reflexión interna y también el ángulo de Brewster.

La relación se ve a menudo porque el problema es que la velocidad y también la longitud de onda de la radiación se reducen con respecto a sus valores de vacío: la velocidad de la luz solar en un medio muy es v = c / n, tan similar a la longitud de onda en este medio es λ = λ / n, donde λ / n es la longitud de onda de esa luz en el vacío. esto sugiere que el vacío incluye una relación de uno, que la frecuencia no atormenta (f = v / λ ) de la onda.

Como resultado, la energía (E = hf) del bosón gauge y, por lo tanto, el color percibido de la luz refractada para el ojo de un individuo que depende de la energía del bosón gauge, no es atormentada por la refracción o la Proporción del medio.

Si bien la relación afecta a la longitud de onda, depende de la frecuencia, el color y la energía del bosón gauge, por lo tanto, la distinción resultante dentro del ángulo de flexión hace que la luz blanca se divida en sus colores constituyentes. esto se refiere a menudo como dispersión. A menudo se determinan en prismas y arco iris, y la aberración en lentes. La propagación de la luz solar en materiales absorbentes se suele delinear empleando una relación de precio avanzado. El número imaginario puro es responsable de la atenuación, mientras que la mitad de $ 64000 es responsable de la refracción.

La idea de relación se aplica en todo el espectro, desde rayos X hasta ondas de radio. Se puede aplicar a ola fenómenos como el sonido. durante este caso, se emplea la velocidad del sonido en lugar de la luz y se debe elegir un método de referencia aparte del vacío.

Más rápido que la luz, observaciones y experimentos

Hay cosas durante las cuales debería parecer que la materia, la energía o los datos viajan a velocidades más allá de BC, sin embargo, no lo hacen. por ejemplo, como se menciona dentro de la propagación de la luz solar en una sección de medios muy abajo, varias velocidades de onda podrían exceder a c. por ejemplo, la velocidad de la parte de los rayos X a través de la mayoría de las gafas normalmente excederá de c, sin embargo, la velocidad de la parte no confirma la velocidad a la que las ondas transmiten los datos.

Si un haz de luz es barrido rápidamente a través de un objeto extraño, el propósito de la luz solar se moverá más rápido que c, aunque el movimiento inicial de la finalidad se retrasa gracias al tiempo que tarda la luz solar en alcanzar el objeto distante a la velocidad c. Sin embargo, las únicas entidades físicas que se están moviendo son el dispositivo óptico y su luz emitida, que viaja a la velocidad c desde el dispositivo óptico a las diversas posiciones del propósito.

Dentro del mismo enfoque, una sombra proyectada en un objeto extraño se moverá más rápido que c, cuando se produzca un retraso en el tiempo. En ningún caso la materia, la energía o los datos viajan más rápido que la luz.

La tasa de enmienda dentro de la distancia entre 2 objetos en un mismo sistema con referencia a que cada movimiento (su velocidad de cierre) podría tener un valor mayor que c. Sin embargo, esto no representa la velocidad de ningún objeto específico, medido en un marco de referencia muy único.

Ciertos efectos cuánticos parecen transmitirse en un instante y, por lo tanto, más rápido que c, como en la contradicción en términos del RPE. El ejemplo asociado involucra los estados cuánticos de 2 partículas que pueden estar enredados. Hasta que se determina cualquiera de las partículas, existen en una superposición de 2 estados cuánticos.

Si las partículas están separadas y también se determina el estado cuántico de 1, el estado cuántico del opuesto se determina en un instante (es decir, más rápido que la luz podría viajar de una partícula a otra). Sin embargo, no es posible regular ese estado cuántico que la partícula primaria puede asumir una vez que se determina, por lo tanto, los datos no se pueden transmitir durante este enfoque.

Otro impacto cuántico que predice el aspecto de velocidades más allá de la luz solar se denomina efecto de Hartman: en condiciones limitadas, el tiempo necesario para que una partícula virtual atraviese un túnel a través de una barrera es constante, independientemente del grosor de la barrera. esto podría llevar a que una partícula virtual cruce una brecha de mayor tamaño más rápido que la luz. Sin embargo, a menudo no se envían datos maltratando este impacto. (Ver: Cosmología Griega).

El supuesto movimiento superluminal se determina en objetos astronómicos ligados, como los jets relativistas de las galaxias de radio y los quásares. Sin embargo, estos jets no se mueven a velocidades superiores a la de la velocidad de la luz: el movimiento superluminal aparente podría ser un impacto de proyección causado por objetos que se mueven cerca de la velocidad de la luz y se aproximan al mundo en un ángulo muy pequeño.

El camino de la vista: dado que la luz solar que se emitió una vez que el chorro estuvo más lejos tomó más tiempo para alcanzar el mundo, el tiempo entre 2 observaciones secuenciales corresponde a un tiempo prolongado entre los instantes durante los cuales se emitieron los rayos de la luz solar.

En los modelos del universo en crecimiento, las galaxias más distantes entre sí, más rápido se separan. Este retiro no es gracias al movimiento a través de la casa, sino más bien al crecimiento de la propia casa. por ejemplo, las galaxias fuera de la Tierra parecen maniobrar fuera de ella con una velocidad proporcional a sus distancias. en el extremo opuesto al límite conocido como la esfera de Edwin Powell Hubble, la velocidad a la que aumentará su distancia con respecto al mundo será mayor que la velocidad de la luz solar.

Historia resumida

Hasta la primera cantidad de moda, no se conocía mucho si la luz del sol viajaba en un instante o a una velocidad finita realmente rápida. el principal examen registrado existente de este tema fue en la antigua nación balcánica. Los griegos tradicionales, los estudiantes musulmanes y también los científicos clásicos europeos debatieron durante un tiempo prolongado al respecto hasta que Rømer proporcionó el cálculo primario de la velocidad de la luz solar.

La teoría de la relatividad de Einstein concluyó que la velocidad de la luz solar es constante independientemente del marco de referencia de cada uno. Desde entonces, los científicos han proporcionado más y más mediciones correctas.

Efectos prácticos de la finitud.

La velocidad de la luz solar tiene relevancia para las comunicaciones: el tiempo de retardo de ida y vuelta es mayor que cero. Esto es aplicable desde pequeñas a escalas astronómicas. Por el contrario, algunas técnicas dependen de la velocidad finita de la luz solar, por ejemplo, en las mediciones de distancia.

Escamas pequeñas

En las supercomputadoras, la velocidad de la luz solar impone un límite a la velocidad, ya que la información a menudo se envía entre los procesadores. Si un procesador funciona a una velocidad, una señal únicamente viajará la mayor parte de aproximadamente treinta centímetros (1 pie) en un ciclo muy simple .

Por lo tanto, los procesadores deben colocarse uno cerca del otro para reducir las latencias de comunicación; Esto podría causar dificultades con el enfriamiento. Si las frecuencias de reloj aún aumentan, la velocidad de la luz solar eventualmente puede convertirse en un problema limitante para el estilo interno de los chips individuales.

Grandes distancias en la tierra

Dado que la circunferencia ecuatorial del mundo es de aproximadamente 40075 kilómetros, que c es de 300,000 km / s, el tiempo teórico más corto para que un dato viaje la mitad del planeta en la superficie es de aproximadamente sesenta y siete milisegundos. una vez que la luz recorre el mundo en fibra asociada, el tiempo de tránsito en particular es mayor, debido a que la velocidad de la luz solar es más lenta en treinta y cinco en la fibra asociada, teniendo en cuenta su relación n.

Además, las líneas rectas rara vez se producen en las comunicaciones internacionales, los retrasos asociados se crean una vez que la señal pasa a través de un interruptor electrónico o un regenerador de señales.

Los vuelos espaciales y la astronomía

El diámetro de la luna es un par de cuartos del mundo, y su distancia es aproximadamente treinta veces más grande que el diámetro del mundo. Un rayo de sol comienza en la Tierra y la Luna alcanza en un par de segundo y1/4.

Del mismo modo, las comunicaciones entre la Tierra y también el satélite artificial no parecen ser rápidas. hay un breve retraso desde el suministro al receptor, que se hace más perceptible a medida que aumentan las distancias. Este retraso fue importante para las comunicaciones entre el sistema de comunicación y la deidad griega ocho, una vez que se convirtió en el principal satélite artificial tripulado para orbitar la Luna: para cada pregunta, la estación de administración inferior tenía que asistir un mínimo de 3 segundos para que la respuesta llegara. .

El retraso en las comunicaciones entre la Tierra y Marte variará entre 5 y veinte minutos considerando las posiciones relativas de los 2 planetas. Como consecuencia , si un golem en la superficie de Marte encuentra una controversia, sus controladores humanos no lo comprenderían hasta un mínimo de 5 minutos más tarde, y probablemente hasta veinte minutos más tarde; luego, las direcciones tardarían entre 5 y 20 minutos más en viajar de la Tierra a Marte.

La NASA debe esperar muchas horas para recibir datos de una sonda en órbita de Júpiter, y si tiene que corregir un error de navegación, la solución no llegará a la nave por el mismo tiempo, lo que implica el riesgo de que la corrección no llegue a tiempo.

Recibir señales ligeras y alternativas de fuentes astronómicas distantes llevará mucho más tiempo. por ejemplo, se necesitaron trece mil millones (13 × 109) años para que la luz dispare a la Tierra desde las galaxias distantes que se ven en las imágenes del campo profundo extremista Edwin Powell Hubble.

Esas imágenes, tomadas hoy en día, capturan imágenes de galaxias tal como aparecieron hace trece mil millones de años, una vez que el universo era apenas un billón de años. El hecho real de que los objetos distantes adicionales parecen ser más jóvenes, gracias a la velocidad finita de la luz solar, permite a los astrónomos inferir la evolución de las estrellas, las galaxias y también el universo mismo.

Las distancias astronómicas se expresan típicamente en años ligeros , particularmente en publicaciones científicas y medios de comunicación. Luz de año es la distancia que la luz recorre en un año, alrededor de 9461 billones de kilómetros, 5879 billones de millas, o 0.3066 parsecs. En cifras esféricas, un año ligero prácticamente es casi diez billones de kilómetros o casi vi billones de millas. A continuación, Centauri, la estrella más cercana a la Tierra cuando el Sol, está a unos 4.2 años luz de distancia.

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Medida de distancia

Los sistemas de radar viven el espacio para asociar el objetivo por el tiempo que tarda un pulso de onda electromagnética en llegar a la antena del instrumento de medición cuando se refleja en el objetivo: el espacio hacia el objetivo es la mitad, el tiempo de tránsito y el giro aumentados por velocidad del sol. Un receptor del sistema de posicionamiento (GPS) del mundo mide su distancia de los satélites GPS, el tiempo que tarda en llegar una onda de radio desde cada satélite y, a partir de estas distancias , calcula la posición del receptor.

Debido a que los viajes ligeros se aproximan a 300.000 kilómetros (186,000 millas) en un segundo, estas medidas de pequeñas fracciones de segundo deberían ser terriblemente correctas. El dispositivo óptico satelital Scope Experiment, la ciencia física del instrumento de medición y también la red de la región confirman las distancias a la Luna, los planetas y el satélite artificial, por separado, por actividad, los tiempos de tránsito de ida y vuelta. (Ver Artículo: Por qué la luna brilla).

Comercio de alta frecuencia

La velocidad de la luz solar se ha vuelto vital en el comercio de alta frecuencia, dondequiera que los operadores buscan obtener beneficios mínimos al entregar sus operaciones a las fracciones de segundo de las bolsas de valores antes que a los operadores alternativos. por ejemplo, los comerciantes están cambiando a las comunicaciones de microondas entre los centros de mercantilismo, gracias a la ventaja de que las microondas que viajan cerca de la velocidad de la luz solar dentro del aire, llevan las señales de fibra óptica que viajan un treinta -40% más lentas a la velocidad de la luz solar a través del cristal.

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