ÿþ <html> <head> <title>Merenje brzine SVETLOSTI</title> <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=windows-1250"> <style type="text/css"><!-- a:link, a:visited, a:active {text-decoration: none} --></style> </head> <body> <body background="../image/bg2.gif"> <table border=0 width=900 align=center> <tr><td width=*><div align= justify> <center> <img alt="" src="../images/prizma1.gif" width=624 height=162><p> <font color="#ff0000" face="arial" size="5">Merenje brzine SVETLOSTI</font></center><p> <font color="#000000" face="arial" size="4">&nbsp; Svetlost je pojava koje je postojala joa pre nego je ovek nastao. A kada je i ovek postao deo ovoga sveta svetlost je bila njegov nerazdvojni pratilac. U prvo vreme ovek skoro da i nije bio svestan njenog prisustva. Zapravo shvatao je svetlost na sli an na in kao i vazduh, kao pojavu koja mora da postoji zato ato on postoji, ili mo~da obratno da on postoji zato ato ona postoji. No kako je vreme odmicalo interesovanje oveka se pomeralo od osnovnih potreba ka potrazi za saznanjem koje mo~e da zadovolji neke druge potrebe. Tako je joa od najdavnijeg vremena postojala ovekova potreba koja je htela da zadovolji svest o sopstvenom postojanju i svetu u kojem on postoji. <br>&nbsp; Meu mnogim razmialjanjima ili istra~ivanjima koja su vekovima ljudi inili postajalo je i ono koje je pokuaavalo da doku i prirodu svetlosti koja je bila svedok njihovog svakodnevnog postojanja. Tako su prvobitna shvatanja o svetlosti bila vezana za prirodu bo~anstva koja su kroz nju (svetlost) delovala i davala ljudima osnovu za ~ivot. Iz opisa tih bo~anstva nije se videla niti prikazala prava priroda svetlosti. Naprotiv prava istina se udaljavala od stvarne spoznaje, ka potrebama onih koji ~ele da predstavljaju neka od tih bo~anstava, odnosno ka potrebama sveatenika. Mo~da ili upravo zbog toga trebalo je da proe dosta vremena, kako bi se istinski trud o pravoj spoznaji svetlosti uzdigao iznad ne ijih li nih interesa i tra~io objaanjenje za pravi uzrok i izvor ove pojave. <br>&nbsp; Moglo je da postoji viae pokuaaja pojedinaca u ljudskoj istoriji koji su hteli da nau objaanjenje ove prirodne pojave, ali ono ato postoji u istoriji zabele~eno kao pravi eksperiment o spoznaji prirode svetlosti, izgleda da nije po elo pre Isaka Njutna. U osnovi ono ato je zaokupilo njegovu pa~nju bilo je prelamanje svetlosti i spektar koji je svetlost davala kada prolazi kroz prizmu. Zainteresovan time odlu io je da posveti pa~nju prou avanju tog fenomena. Neki navode da je umesto vereni kog prstena kupio prizmu i na taj na in se posvetio nau nom istra~ivanju. Izmeu ostalog Isak Njutn (1643. - 1727) je definisao univerzalni zakon gravitacije, osnovne zakone mehani kog kretanja, zakon hlaenja u nauci o toploti i zasnovao korpuskularnu teoriju svetlosti, koja se sigurno zasniva na prou avanju prelamanja svetlosti. U svojim prou avanjima dolazi do niza otkria iz oblasti optike. No pored svih otkria koja je dobio prou avanjem prelamanja svetlosti Njutn nije ni mislio o tome da postoji neka brzina kojom se ona prostire kroz prostor. <br> <center><b>Prvo merenje brzine svetlosti</b></center><p>&nbsp; U ranom sedamnaestom veku, mnogi su verovali da ne postoji tako neato kao ,brzina svetlosti', zapravo mislilo se da svetlost pree bilo koju razdaljinu u jednom istom trenutku. Meutim Galileo Galilej (1564. - 1642.) se nije slo~io sa tim mialjenjem pa je pomislio da e biti u stanju da izmeri brzinu svetlosti. <br>&nbsp; Tako da je jedne tamne noi, Galileo poslao svog pomonika sa upaljenim fenjerom koji je bio prekrivenim kofom na udaljeni bre~uljak. Galilej je takoe imao fenjer pokriven kofom. Kada su obojica bili na svojim mestima, Galilej je podigao kofu sa svog fenjera i omoguio da svetlost putuje kroz prostor, a to zna i i prema pomoniku. Ovaj je imao zadatak da u trenutku kad ugleda svetlo sa Galilejevog fenjera odmah i sam otkrije svoj fenjer. Svetlost vidljiva iz njegovog fenjera stigla bi do Galileja koji je merio ukupno vreme, od kad je podigao kofu do prijema svetlosnih zraka iz drugog fenjera. <i><b>Prilikom ovog eksperimenta nije se mislilo o prirodi izvora svetlosti, gde je jasno da svetlost iz fenjera ne mo~e biti jednaka, niti mo~e da se poredi sa onom svetlosti koja je dobijena od Sunca.</b> Zapravo o tome se ne misli ni danas iako je proalo toliko dugo vremena.</i> No imao je Galilej drugih problema sa kojima se suo io u to vreme.<br>&nbsp; On je mislio da mo~e, na osnovu rastojanja izmeu sebe i pomonika, kao i na osnovu izmerenog vremena da odredi brzinu svetlosti. Ali tada je nastao veliki problem. Svaki put kad bi ponovio eksperiment Galilej je dobijao razli ite rezultate, pa iz tih rezultata on nije mogao da izvede nikakav zaklju ak. Trebalo je da proe mnogo godina posle Galileja, kada je postalo jasno zaato Galilejev pokuaaj nije uspeo. Vreme koje je bilo potrebno Galileju i njegovom pomoniku da reaguju na uo enu svetlost fenjera bilo je mnogo vee u odnosu na vreme potrebno svetlosti da prevali put izmeu njih dvojice. Ako je za njihovu reakciju od trenutka kada uo e svetlost bila potrebna jedna sekunda, za to vreme svetlost bi 14 puta obiala Zemlju. <b>A u osnovi je jasno da to ne bila ona svetlost koja je dobijena iz fenjera, po emu se opet vidi da vienje i priroda svetlosti pre svega zavisi od izvora iz kojeg nastaje.</b><p> <center>IDEJA O STACIONARNOM ETERU</center><p>&nbsp; Mnogo godina pre ,preciznog' merenja brzine svetlosti bilo je poznato da je za prostiranje zvu nih, odnosno mehani kih talasa, neophodno postojanje sredine kroz koju bi se ovi talasi kretali. Postojanje sredine kroz koju talas putuje uslovljeno je time ato se talas prostire prenoaenjem vibracija sa jedne estice na drugu. Izgleda razumljivo zaato su ljudi smatrali da je i za prostiranje svetlosti, odnosno elektromagnetnih talasa, neophodno postojanje sredine kroz koju bi se oni kretali, zapravo da mora postojati neka materija (supstanca) ije bi estice vibrirale i na taj na in prenosile svetlosni talas.<br>&nbsp; Znalo se da u ogromnom prostranstvu izmeu planeta i zvezda nema nikakvog materijalnog medijuma, jer ceo taj prostor bio je <b>vakum.</b> Tako da vakum, u osnovi predstavlja bezvazduani prostor, gde gravitacija sav vazduh ili druge oblike atmosfere na ostalim planetama zadr~ava u svojoj blizini. <b>No niko joa uvek ne razmialja o tome da je prostor izmeu planeta i zvezda uvek ispunjen energetskim tokovima, meu kojima, jedan mnogo mali deo prenosioca energije jeste i svetlost.</b> Ipak u ono vreme niko nije mogao da veruje kako se svetlost prostire 150 miliona kilometara od Sunca do Zemlje kroz prazan prostor. Tada niko nije verovao da za prostiranje svetlosti nije potreban nikakav medijum, pa su hipoteti nog prenosioca svetlosti nazvali <i>svetlosnim (lumeniferoznim) eterom.</i> Prema toj ideji etar je ispunjavao sav vasionski prostor za koji su do tada smatrali da je prazan. Ideja o postojanju etera je delovala logi nom i etar je prihvaen kao jedan od materijala koji postoji u vasioni.<br>&nbsp; Neki nau nici su ak pokuaavali i da izra unaju gustinu etera! Sve ideje o postojanju etera bile su obi ne i lako prihvatljive, trebalo je samo detektovati taj etar. Jedan od naj eae koriatenih efekata u pokuaaju detekcije etera bio je vezan za ,pomeranje' svetlosnih talasa koji putuju kroz etar. Bilo je mnogo pokuaaja detektovanja etera, ali su na kraju svi dolazili do istog zaklju ka, a to je da tako neato ne mo~e da se otkrije. <p> <center>Romerova astronomska metoda</center><br>&nbsp; Prvo uspeano merenje brzine svetlosti bilo je astronomsko merenje. Posle Galilejevog neuspeha bilo je jasno da bi za odreivanje brzine svetlosti bilo potrebno merenje vremena prolaska svetlosnog zraka preko velikog rastojanja, veeg od obima Zemlje, ili da se koristi krae rastojanje, ali pod uslovom da se raspola~e preciznim asovnikom. Ubrzo posle neuspeha Galileja javila se ideja o astronomskoj metodi, tako da je, jedno od Galilejevih ranih otkria u astronomiji omoguilo uspeh te metode. 1610. godine, Galilej je prvi put upotrebio teleskop u astronomiji, kada je pomou njega otkrio etiri najvea Jupiterova satelita (nazvani Galilejevi sateliti).<br>&nbsp; Danski astronom Olaf (Christensen) Romer (1644-1710), je1675. godine izmerio periode rotacije ova etiri satelita. Meutim dobio je druga ije rezultate kada ih je opet izmerio nakon aest meseci! Romer je radio za francusku vladu, pa je u estvovao i kao konstruktor veli anstvenih fontana u Versaju 1681. godine. Za posmatranje nonog neba on je koristio li no konstruisane instrumente. Posle studija u Kopenhagenu, Romer se uputio u opservatorijum Uranienborg-a na ostrvu Hven, blizu Kopenhagena, 1671. godine.<br>&nbsp; Tokom nekoliko meseci, Jean Picard i Romer posmatrali su oko 140 rotacija Jupiterovog meseca Jo, dok je u Parizu Giovanni Domenico Casini posmatrao takoe te iste rotacije. Casini je posmatrao Jupiterove mesece izmeu 1666 i 1668, i otkrio neslaganje u njegovim merenjima, odmah je shvatio da je to zbog kaanjenja svetlosnih zraka i tako otkrio da svetlost ima kona nu brzinu. Godine 1672. Romer se uputio za Pariz i nastavio je da posmatra Jupiterove mesece, zajedno sa Casinijem kao njegov asistent. Romer je uporedio svoje li ne podatke posmatranja sa Casinijevim, gde je uo io da vreme perioda rotacije meseca Jo, jeste krae kako je Zemlja bli~e Jupiteru i du~e kako Zemlja odmi e od njega. Ako svetlost nema beskona no veliku brzinu, zna i da je njoj potrebno odreeno vreme da stigne od Jupitera do Zemlje.<p>&nbsp; <a href= http://lh5.ggpht.com/_Z6B9YB8yLwI/S2TV4gCql4I/AAAAAAAAAbc/LXoO7gUm6vQ/s912/putjup-zem.JPG target=_blanc><img src= http://lh5.ggpht.com/_Z6B9YB8yLwI/S2TV4gCql4I/AAAAAAAAAbc/LXoO7gUm6vQ/s288/putjup-zem.JPG border=0 align=left></a>&nbsp; Casini je objavio kratak lanak 1675. U jednom delu se navodi: <i>''Ova nejednakost uslovljena je time ato svetlosti treba vremena da stigne od satelita do nas; kako se ini, svetlosti treba oko deset do jedanaest minuta da pree put polovine zemaljske orbite''.</i> Casini je izgleda zapostavio svoju teoriju, koju je Romer prihvatio kao verovatnu. Odredio je da taj period iznosi pribli~no 42,5 sati (ili 1.76 dana) kada se Zemlja nalazi u ta ki svoje orbite koja je najbli~a Jupiteru. <br>&nbsp; Nakon aest meseci Zemlja e se nai na suprotnoj strani orbite oko Sunca, odnosno bie na najveem rastojanju od Jupitera, a Jupiter e se na svojoj putanji pomeriti zanemarljivo malo. Romer je o ekivao da mo~e da predvidi precizno pomra enja Jupiterovog meseca opet u intervalima od po 42,5 sata, ali situacija je bila neato druga ija. On je naaao da se pomra enja deaavaju sa sve veim i veim zakaanjenjem kako se Zemlja udaljavala od Jupitera, i nakon aest meseci, kada je ona bila najdalja, ovo zakaanjenje iznosilo je 1000 sekundi.<p>&nbsp; <a href= http://lh3.ggpht.com/_Z6B9YB8yLwI/S2OhwsI1fQI/AAAAAAAAAaw/ajnkUQbSKdE/s1024/jojupiter2.JPG target=_blanc><img src= http://lh3.ggpht.com/_Z6B9YB8yLwI/S2OhwsI1fQI/AAAAAAAAAaw/ajnkUQbSKdE/s288/jojupiter2.JPG border=0 align=left></a>&nbsp; <i>Jupiterov mesec Jo,</i> je najviae vulkanski aktivan svet u sun evom sistemu i isto tako ima najveu temperaturu od 1727º na povraini.<p>&nbsp; Romer je izra unao da vreme koju svetlost pree na putu koji ima du~inu pre nika Zemljine orbite, jeste razdaljina od dve astronomske jedinice, ili 22 minuta. Ovo vreme je bilo neato viae od prvobitno izmerenog, a ono je bilo otprilike 16 minuta i 40 sekundi. Njegovo otkrie objavljeno je 7 decembra 1676. godine u jednom ondaanjem ~urnalu, gde je naveo: <i>''da pree rastojanje od otprilike 9000 morskih milja, ato je pribli~no veli ini pre nika Zemlje, svetlu je potrebno manje od jedne sekunde''.</i> Mogao je tada precizno da predvidi da e 9. novembra 1676 rotacija meseca Jo, zakasniti 10 minuta.<br>&nbsp; Romer nikada nije izra unao brzinu svetlosti, mo~da zato ato razdaljina izmeu Zemlje i Sunca, nije bila dobro poznata u to vreme. Ipak, kod njega u svesci pronaen je podatak koji je izra unao, gde se brzina svetlosti kree otprilike 1091 zemaljski pre nik u minuti.<br>&nbsp; Romerova metoda uala je u istoriju kao prvo uspeano odreivanje brzine svetlosti. Mnogi su kasnije uspeli da upotrebe njegove podatke i da izra unaju kolika je brzina svetlosti, a prvi koji je to postigao bio je Kristijan Hajgens. On je zaklju io da svetlost pree 16,6 zemljinih pre nika po sekundi. Da je Romer svoja saznanja iskoristio u njegovo vreme kad se smatralo da je pre nik Zemljine orbite mnogo manji, ta nije 284 miliona km, umesto ta nih 300 miliona km, dobio bi malu vrednost za brzinu svetlosti od oko 220 000 km/s. <p> <center>FIZOVA METODA</center><p>&nbsp; Prvo odreivanje brzine svetlosti bez upotrebe astronomskih metoda izveo je Armand Fizo (1819-1896) u 1849. godini. Metod koji je koriaten podseao je na Galilejev pokuaaj, ali ovaj je uspeo da prevazie jedini nedostatak Galilejevog eksperimenta. Imao je mogunost ta nog merenja kratkog vremenskog intervala u kome svetlosni zrak prelazi relativno kratko rastojanje na Zemlji. <br>&nbsp; Aparatura za ovaj eksperiment sastojala se od jednog zup anika koji je okretan sistemom kotura i tegova. Izvor svetlosti bila je upaljena svea. Na rastojanju od 8 km od svee nalazilo se ravno ogledalo. U slu aju kada se kotur ne okree svetlost svee prolazi izmeu dva zubca, prelazi put od 8 km do ogledala i vraa se natrag istim putem, opet prolazi kroz isti prorez i sti~e do oka posmatra a, koje se nalazi iza svee. Ako bi se sada zup anik zarotirao svetlosni snop koji polazi od svee bio bi iseckan zupcima koji prolaze ispred svee. <br> <center> <img alt="" src=../image/fizometod.JPG width=814 height=300></center><br>&nbsp; Rezultat ovoga bie niz snopova poslatih ka ogledalu, a du~ina svakog snopa zavisie od brzine okretanja zup anika; ato se zup anik br~e okree snopovi bi bili krai. Svi ovi snopovi svetlosti putuju do udaljenog ogledala, od njega se odbijaju i istim putem se vraaju nazad. Kada svetlosni snop stigne nazad do zup anika on neometano mo~e proi do oka posmatra a, ali isto tako mo~e naii naprepreku, odnosno zubac zup anika, i tu zavraiti svoje 16 km dugo putovanje. Da li e posmatra  da vidi svetlosni snop ili ne zavisi od brzine okretanja zup anika. Ako se zup anik okree sporo zubac e zakloniti dolazei svetlosni snop, ali ako je njegova rotacija dovoljno brza svetlost e proi kroz prorez iza zubca i posmatra  e moi da ga vidi. Zna i da svetlost pree put od 16 km za vreme koje je potrebno da jedan zubac bude zamenjen sledeim, a to vreme je mogao da odredi znajui brzinu rotacije zup anika koju je ve izmerio. Na ovakav na in Fizo je dobio da brzina svetlosti iznosi 313. 870 km/s, ato je za oko 5% viae nego prava vrednost, ali bilo je to vrlo precizno merenje za to vreme kada je ono izvedeno.<p> <center><b>Majkelsonovo precizno merenje</b></center><p>&nbsp; Sigurno najpoznatije merenje brzine svetlosti izvraio je ameri ki fizi ar nema kog porekla Albert (Abraham) Majkelson (1852-1931) 1906. godine. On i Edvard Viliam Morlej (Edward Williams Morley) su 1887. izveli eksperiment za odreivanje relativne brzine kretanja Zemlje u odnosu na etar, a uz pomo interferometra koji je Majkelson konstruisao. Eksperiment nije dokazao kretanje Zemlje u odnosu na etar, <i>ato je dovelo do krize u fizici koja je reaena Ajnatajnovom teorijom relativnosti.</i> Iz ega se vidi da je odreivanje brzine svetlosti bilo uslovljeno potrebom da se zadovolji teorija koja se u isto vreme pojavila. Ova brzina je definisana kao mera koja je dalje mogla da se koristi u slo~enim prora unima koji su sledili iz teorije. Sve to je tada bilo meusobno uklopljeno kako bi vodilo ka ~eljenom cilju, pri emu su se verovatno izbegavale one provere koje nisu vodile ka is-tom cilju. <b>Zato uvek postoje trenuci za sumnju koja vodi ka preispitivanju ustaljenih obrazaca koji su nametnuti kao dogma, jer postoji mogunost da su oni bili neprecizni ili mo~da pogreani! (O emu e biti re i u sledeim naslovima.)</b><p>&nbsp; <a href= http://lh4.ggpht.com/_Z6B9YB8yLwI/S2TV4Wm2MdI/AAAAAAAAAbY/CMoV1r5mJns/Albert%20Michelson.jpg target=_blanc><img src= http://lh4.ggpht.com/_Z6B9YB8yLwI/S2TV4Wm2MdI/AAAAAAAAAbY/CMoV1r5mJns/s288/Albert%20Michelson.jpg border=0 align=left></a>&nbsp; Majkelson je dobio Nobelovu nagradu; "za njegove opti ke instrumente, te spektroskopska i meteoroloaka istra~ivanja koja je izveo uz njihovu pomo". Tako da se smatra da je za svoj eksperiment, koji je po preciznosti i eksperimentalnoj tehnici, potpuno prevaziaao sve njegove prethodnike Majkelson dobio Nobelovu nagradu za fiziku 1907. godine. Princip eksperimenta je sli an principu koji je koristio i Fizo, sa tom razlikom ato je umesto rotirajueg zup anika Majkelson koristio obrtno, mnogostrano ogledalo za seckanje svetlosnog talasa u pojedina ne zrake. Mnogostrano ogledalo je bilo oblika aestougla, a na svakoj njegovoj strani bilo je postavljeno po jedno ravno ogledalo. Ogledalo je pokretao elektromotor pa je brzina rotacije mogla precizno da se podeaava.<br>&nbsp; Na po etku eksperimenta sistem ogledala miruje. Svetlost dolazi sa izvora (sijalice), neometano prolazi paralelno jednoj strani ogledala, sti~e do udaljenog ogledala, odbija se, i vraa se nazad istim putem do oka posmatra a. Ako se ogledalo pokrene da rotira nastupie sli ne situacije kao i kod Fizovog zup anika. Ako ogledalo rotira nedovoljno brzo, sledea strana ogledala nee zauzeti dobar polo~aj da omogui odbijenom svetlosnom snopu da stigne do posmatra a, ali ako bi brzina rotacije bila dovoljna, sledee ogledalo bi se naalo u odgovarajuem polo~aju i svetlosni zrak bi stigao do posmatra a. U slu aju kada posmatra  uspe da vidi svetlost koja se odbila sa udaljenog ogledala obrtno ogledalo ostvari jednu aestinu obrta za vreme koje je potrebno svetlosti da ode i vrati se nazad. Kako je poznata brzina rotacije, lako se odreuje vreme putovanja svetlosti, <b>a kada su poznati vreme i preeni put vrlo je jednostavno odrediti i brzinu.</b> Majkelson je radi vee preciznosti merenja pored aestostranog ogledala koristio i ogledalo sa 8, 12 i 16 strana. <br>&nbsp; <center> <img alt="" src=../image/majkmetod.JPG width=820 height=480></center><br>&nbsp; Sva ta ogledala bila su postavljena na planini Maunt Vilson u Kaliforniji. Udaljeno ravno ogledalo bilo je postavljeno na planini Maunt San Antonio, udaljenoj pribli~no 35,5 km (22,5 milja). Iz razloga ato je ta nost rezultata mnogo zavisila od ta nosti merenja rastojanja izmeu ovih ogledala, Slu~ba za obalska i geodetska premeravanja izmerila je to rastojanje isklju ivo za Majkelsonov eksperiment sa greakom manjom od 5 cm. Zahvaljujui preciznosti sa kojom je obavljana svaka etapa eksperimenta rezultati se mogu smatrati ta nim do manjeg dela od jednog procenta.<br>&nbsp; Kasnije D~on Hal je bio vodea osoba u naporima da se izmeri brzina svetlosti, koristei lasere sa ekstremno visokom stabilnoau frekvencije. <i>Ta nost merenja bila je ograni ena izborom definicije metra.</i> Uz pomo najboljih merenja 1983. godine brzina svetlosti je definisana ta no na 299 792 458 m/s.<br>&nbsp; <i>Kao rezultat prvog i kasnije izvedenih eksperimenata dobijena je brzina svetlosti od pribli~no 300. 000 km/s (preciznije 299. 792. 458 m/s (?)).</i> <br>&nbsp; <center><b><a href="merenje.html">Po etak stranice</a><p> Kontakt adresa: <a href="mailto:niko@analogija.com"><b><u>niko@analogija.com</u></b></a><p> <a href="spektar.html">Sledea</a></b><p> <hr red><p> </td></tr><table> </body> </html>