Prędkość światła. Ile wynosi?
Prędkość światła to zgodnie z definicją prędkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w próżni lub w ośrodkach materialnych. To najwyższa możliwa prędkość, z jaką informacja może podróżować w przestrzeni. Żaden przedmiot ani nic innego nie może poruszać się szybciej.
Prędkość światła podawana jest jako 300 tys. km/s , co odpowiada prędkości w doskonałej próżni. Światło dociera do Księżyca w nieco ponad sekundę, do Słońca w 8 minut, do Neptuna w 4 godziny, a do najbliższej gwiazdy po Słońcu w ciągu 4 lat.
Ponieważ wszechświat nie jest idealną próżnią, w różnych środowiskach, jak woda, powietrze czy szkło prędkość ta maleje.
Prędkość światła w powietrzu, wodzie i diamentach
Światło porusza się w powietrzu z prędkością 299 702 547 m/s , czyli 89 kilometrów na sekundę wolniej niż w próżni. Przekłada się to na 1 079 252 848 km/h, więc światło pokonuje ponad miliard kilometrów na godzinę.
Gdy przechodzi przez powietrze, które zamienia materiał pełen cząstek na światło, zwalnia. To spowolnienie jest związane ze współczynnikiem załamania materiału, który jest terminem technicznym określającym, ile światła ugina się, gdy wnika w materiał. Zjawisko to jest widoczne, gdy światło przechodzi przez powierzchnię wody.
Światło przechodzące z powietrza do wody jest zakrzywiane i spowalniane. Dzięki temu załamaniu światła możemy obliczyć jego prędkość/opóźnienie. Jaka jest więc prędkość światła w wodzie? Współczynnik załamania, który reprezentuje tempo spowolnienia w porównaniu do prędkości światła w próżni, wynosi 1,33 dla wody. Opóźnienie wynosi zatem 75 tys. km/h, co oznacza, że prędkość światła w wodzie wynosi 225 000 km/s.
Natomiast w diamentach światło jest nawet 2,5 razy wolniejsze niż w próżni, porusza się z prędkością zaledwie 120 000 km/s. Przy tak małej prędkości wiązka światła załamuje się pod dużym kątem na wszystkich powierzchniach, dzięki czemu diament świeci w bardzo szczególny i atrakcyjny sposób. Substancje naturalne, w których światło rozprzestrzenia się tak wolno, są na Ziemi niezwykle rzadkie.
Jednostki światła
Jednostki światła towarzyszą nam w codziennym życiu. To natężenie światła (lux), strumień świetlny (lumen) i luminancja (kandela).
Jeżeli chcemy dowiedzieć się, jak bardzo oświetlone jest nasze pomieszczenie lub ile światła jest w pomieszczeniu, patrzymy na natężenie światła mierzone w jednostce luksów (lx). Wartość ta jest używana do opisywania mocy żarówek czyli ich jasności. Normalna wartość oświetlenia w pomieszczeniach wewnętrznych mieści się w przedziale 100-2000 lx. Dla porównania w słoneczny letni dzień na otwartej przestrzeni można zmierzyć wartości większe niż 70 tys luksów. Czysta noc księżycowa z pełnią księżyca oznacza oświetlenie do 0,5 lx .
Druga jednostka opisująca żarówki to lumeny, czyli ilość światła uwalnianego przez źródło światła. Klasyczna 40-watowa żarówka ma strumień świetlny około 500 lm.
Strumień świetlny często myli się z luminancją, która wskazuje moc światła padającego w wybranym kierunku. Poziom jasności mierzy się miernikiem luminancji w jednostkach kandeli na metr kwadratowy – cd/m².
Rok świetlny
Co oznacza rok świetlny? To jednostka odległości stosowana w astronomii. Ze względu na ogromne odległości, jakie światło pokonuje w nieskończonym wszechświecie, odległość między gwiazdami nie jest mierzona w kilometrach, ale właśnie w latach świetlnych. Rok świetlny to odległość, jaką światło pokonuje w ciągu jednego roku. Rok świetlny to zatem 9,5 biliona kilometrów .
Odległość Ziemi od najbliższej gwiazdy poza Słońcem, wynosi około 4,24 lat świetlnych. Szacuje się, że średnica naszej galaktyki, Drogi Mlecznej, wynosi 150 000 lat świetlnych . Oznacza to, że światło potrzebuje 150 000 lat, aby podróżować z jednego końca galaktyki na drugi.
