Преглед на кода на Скорост на светлината

[[Файл:Earth to Sun - en.png|мини|Слънчевата светлина изминава разстоянието от Слънцето до Земята за около 8 минути и 17 секунди]]

'''Скоростта на светлината''' (означение '''''c''''') е физична [[константа]], която играе важна роля в много области на [[физика]]та. [[Светлина]]та и всички други форми на [[електромагнитно излъчване]] винаги се разпространяват с тази [[скорост]] във [[вакуум]], независимо от движението на инерциалната [[отправна система]] на наблюдателя. Стойността ѝ е равна на 299 792 458 [[метър в секунда|m.s<sup>-1</sup>]].<ref name="penrose">{{Cite book| last=Penrose |first=R | year=2004 | title=The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe | pages=410 – 1 | publisher=Vintage Books | isbn=9780679776314 | quote=... точният стандарт за [[метър]] е дефиниран чрез скоростта на светлината и [[секунда]]та така, че в разстоянието, изминато от светлината за една стандартна секунда, се съдържат точно 299 792 458 метра.}}</ref>

В [[Теория на относителността|теорията на относителността]] ''c'' свързва времето и пространството. Фигурира също в прочутата формула за връзката между [[Маса (величина)|маса]] и [[енергия]] ''E'' = ''mc''<sup>2</sup>,<ref name=LeClerq>{{Cite book| last=Uzan |first=J-P |last2=Leclercq |first2=B | year=2008 | title=The Natural Laws of the Universe: Understanding Fundamental Constants | url=http://books.google.com/?id=dSAWX8TNpScC&pg=PA43 | pages=43 – 4 | publisher=Springer | isbn=0387734546 }}</ref> както и във формулите за увеличение на масата на движещите се тела в зависимост от скоростта им, в преводния [[коефициент]] между [[Електромагнетизъм|електромагнитната]] и [[Електростатика|електростатичната]] система единици и др. Тя е скоростта на всички безмасови частици и на съответните [[поле (физика)|полета]] във вакуум. Текущи теории предсказват, че това е скоростта на [[гравитация]]та и на гравитационните вълни и че това е изобщо максималната скорост, с която могат да се пренасят материя, енергия и информация.

При разпространението си през прозрачни материали скоростта на светлината зависи от показателя на [[Пречупване на светлината|пречупването]] ѝ (''n'') в съответната среда, а следователно и от [[Дължина на вълната|дължината на вълната]], от което следва, че скоростта на светлината (електромагнитните вълни) ''v'' в среда, различна от вакуум, е по-ниска от ''c''. Отношението между ''c'' и ''v'' се нарича показател на пречупване ''n'' на съответния материал (''n'' = ''c'' / ''v''). Например за светлината от [[видим спектър|видимата част]] на спектъра показателят на пречупване на стъклото е обикновено около 1,5; показателят на пречупване на въздуха е около 1,0003.

В повечето практически случаи може да се приеме, че светлината се движи мигновено, но за големи разстояния и чувствителни измервания крайната скорост на светлината оказва забележим ефект. При комуникация с отдалечени [[космически апарат|космически сонди]] например обменът на съобщения със Земята може да отнеме минути и часове. Светлината на звездите, която наблюдаваме, ги е напуснала преди много години и по този начин става възможно да се изучава историята на [[Вселена]]та чрез наблюдение на отдалечени обекти. Крайната скорост на светлината ограничава и теоретичните максимални скорости на изчисление в [[компютър|компютрите]], тъй като [[информация]]та трябва да премине от [[чип]] към чип. Скоростта на светлината може да се използва за точно определяне на големи разстояния с т.нар. ''time of flight'' [[експеримент]]и.

Експерименталното определяне на точната стойност на ''c'' започва още през 1676 г., когато датският астроном [[Оле Рьомер]] доказва, че скоростта на светлината не е безкрайна, като наблюдава движението на [[Йо (спътник)|Йо]] – луната на [[Юпитер (планета)|Юпитер]].

През 1905 г. [[Алберт Айнщайн]] постулира, че скоростта на светлината във вакуум е независима от движението или от [[отправна система|отправната система]] и изследвайки последиците от този постулат, извежда своята [[Специална теория на относителността]]. Същевременно Айнщайн демонстрира, че ''c'' има голямо значение и извън контекста на светлината и електромагнетизма. Затова нараства значението на определянето на точната ѝ стойност. След векове на все по-точни измервания през 1975 г. скоростта на светлината е измерена на 299 792 458 [[метър в секунда|m.s<sup>-1</sup>]] с относителна грешка 4 части на милиард (parts per billion). През 1983 г. се прави предефиниране на метъра в [[Международна система единици]] (SI) като той се определя като разстоянието, изминато от светлината във вакуум за 1/299 792 458 (една 299 792 458-а) част от стандартната секунда. В резултат на това числената стойност на ''c'' сега е обвързана точно с дефиницията на метъра.<ref name=BIPM_SI_units>[http://www.bipm.org/en/si/si_brochure/chapter2/2-1/metre.html Брошура на BIPM]</ref>

== Означения ==
Скоростта на светлината във вакуум се означава със ''c'', от думата „константа“ ({{lang|la|constanta}} – постоянна, неизменна) или от думата „бързина“ ({{lang|la|celeritas}}). В началото бил използван символът ''V'', въведен от [[Джеймс Кларк Максуел]] през 1865 г. През 1856 немските физици Вилхелм Вебер и Рудолф Колрауш използват означението ''c'' за константа, която по-късно се оказва, че е скоростта на светлината във вакуум, умножена по √2. През 1894 г. Пол Друде в работите си, обединяващи оптиката с електромагнитната теория на Максуел, дава на ''c'' съвременното му значение. В оригиналните си статии на немски от 1905 г. Алберт Айнщайн използва означението ''V'', но през 1907 го заменя със ''c'', което вече е стандартен символ.<ref name=Yc>
{{cite web
 |last=Gibbs |first=P
 |year=2004 |origyear=1997
 |title=Why is ''c'' the symbol for the speed of light?
 |url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/c.html
 |work=Usenet Physics FAQ
 |publisher=University of California, Riverside
 |accessdate=16 ноември 2009
 |archiveurl=http://www.webcitation.org/5lLMPPN4L
 |archivedate=17 ноември 2009
}}</ref><ref>
{{cite journal
 |last=Mendelson |first=KS
 |year=2006
 |title=The story of ''c''
 |journal=American Journal of Physics
 |volume=74 |issue=11 |pages=995 – 997
 |doi=10.1119/1.2238887
 |format=subscription required
}}</ref>

Понякога ''c'' се използва за скоростта на вълните в материална среда, а ''c''<sub>0</sub> за скоростта на светлината във вакуум.<ref name=handbook>Виж например:
* {{Cite book
 |last=Lide |first=DR
 |year=2004
 |title=CRC Handbook of Chemistry and Physics
 |url=http://books.google.com/?id=WDll8hA006AC&pg=PT76&dq=speed+of+light+%22c0+OR+%22
 |pages=2 – 9
 |publisher=CRC Press
 |isbn=0849304857
}}
* {{Cite book
 |last=Harris |first=JW |coauthors=''et al.''
 |year=2002
 |title=Handbook of Physics
 |url=http://books.google.com/?id=c60mCxGRMR8C&pg=PA499&dq=speed+of+light+%22c0+OR+%22+date:2000-2009
 |page=499
 |publisher=Springer
 |isbn=0-387-95269-1
}}
* {{Cite book
 |last=Whitaker |first=JC
 |year=2005
 |title=The Electronics Handbook
 |url=http://books.google.com/?id=FdSQSAC3_EwC&pg=PA235&dq=speed+of+light+c0+handbook
 |page=235
 |publisher=CRC Press
 |isbn=0849318890
}}
* {{Cite book
 |last=Cohen |first=ER |coauthors=''et al.''
 |year=2007
 |title=Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry
 |url=http://books.google.com/?id=TElmhULQoeIC&pg=PA143&dq=speed+of+light+c0+handbook
 |page=184
 |edition=3rd
 |publisher=Royal Society of Chemistry
 |isbn=0854044337
}}</ref> Това означение с долен индекс е възприето в официалната литература на системата SI<ref name=BIPM_SI_units /> и наподобява означенията на други свързани константи: [[магнитна проницаемост|магнитната проницаемост]] във вакуум ''μ''<sub>0</sub> или магнитна константа, [[диелектрична проницаемост|диелектричната проницаемост]] във вакуум ''ε''<sub>0</sub> или електрична константа, както и свързани с тях константи.

В раздели на физиката, в които ''c'' често се среща, като например [[Специална теория на относителността|СТО]], скоростта на светлината във вакуум се полага за равна на единица (''с'' = 1).<ref name=Lawrie>
{{Cite book
 |last=Lawrie |first=ID
 |year=2002
 |chapter=Appendix C: Natural units
 |chapterurl=http://books.google.com/books?id=9HZStxmfi3UC&pg=PA540
 |title=A Unified Grand Tour of Theoretical Physics
 |page=540
 |edition=2nd
 |publisher=CRC Press
 |isbn=0750306041
}}</ref><ref>
{{Cite book
 |last=Hsu |first=L
 |year=2006
 |chapter=Appendix A: Systems of units and the development of relativity theories
 |chapterurl=http://books.google.com/books?id=amLqckyrvUwC&pg=PA428
 |title=A Broader View of Relativity: General Implications of Lorentz and Poincaré Invariance
 |pages=427 – 8
 |edition=2nd
 |publisher=World Scientific
 |isbn=9812566511
}}</ref> Ползата от това е, че ''c'' не фигурира експлицитно и формулите се опростяват. Скоростта на физическите обекти се определя с:

<math> \beta = {v \over c}</math>, където <math> \beta \le 1 </math>.

=== Интересни факти ===
* Светлината на [[Слънцето]] достига до [[Земята]] за 8 минути, а [[автомобил]] би изминал това разстояние за 180 години, ако се движи със скорост 60 km/h.<ref>Енциклопедия „Космосът“ стр. 8 – 9</ref>
* Светлината изминава един метър за 3,3 [[Наносекунда|наносекунди]]
* Светлината изминава един километър за 3,3 [[Микросекунда|микросекунди]]
* Светлината изминава разстоянието от [[геостационарна орбита|геостационарната орбита]] до Земята за 0,12 секунди
* Светлината обикаля Земята по [[екватор]]а за 0,13 секунди
* Светлината изминава разстоянието от Земята до [[Луна]]та за 1,3 секунди
* Светлината изминава разстоянието от един [[парсек]] за 3,26 години
* Светлината изминава разстоянието от [[Алфа Кентавър]] до Земята за 4,4 години
* Светлината прекосява [[Млечен път|Млечния път]] за 100 000 години
* Светлината изминава разстоянието от [[галактика]]та [[Андромеда (галактика)|Андромеда]] до Земята за 2 500 000 години.

== Фундаментална роля във физиката ==
Скоростта на разпространение на светлината във вакуум не зависи от движението на източника на светлина или движението на отправната система на наблюдателя.<ref group="Бележки">[[Честота]]та на светлината обаче може да зависи от относителното движение на източника спрямо наблюдателя поради [[Доплеров ефект|Доплеровия ефект]].</ref> Тази инвариантност е постулирана от Айнщайн през 1905 и се основава на [[уравнения на Максуел|уравненията на Максуел]] и на липсата на доказателство за съществуването на [[етер (физика)|етер]],<ref>{{cite journal
 |last=Einstein
 |first=A
 |year=1905
 |title=Zur Elektrodynamik bewegter Körper
 |url=http://www.pro-physik.de/Phy/pdfs/ger_890_921.pdf
 |journal=Annalen der Physik
 |volume=17
 |pages=890 – 921
 |doi=
 |език=de
 |accessdate=2011-01-24
 |archivedate=2005-02-20
 |archive-url=https://web.archive.org/web/20050220050316/http://www.pro-physik.de/Phy/pdfs/ger_890_921.pdf
 }} English translation: {{cite web
 |last=Perrett
 |first=W
 |last2=Jeffery
 |first2=GB (tr.)
 |last3=Walker
 |first3=J (ed.)
 |title=On the Electrodynamics of Moving Bodies
 |url=http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/
 |work=Fourmilab
 |accessdate=27 ноември 2009
 }}</ref> която била потвърдена с множество експерименти.<ref group="Бележки">Експериментално е възможно да се докаже че само скоростта на светлината в две посоки (например от източник до огледало и обратно) е независима от отправната система, защото е невъзможно тя да се измери само в една посока (например само от източника до детектора) без някаква конвенция за синхронизиране на часовниците в двете различни точки. По дефиниция обаче (т.нар. синхронизация на Айнщайн) скоростта в една посока е равна на скоростта в две посоки.</ref><ref>
{{Cite book
 |last=Hsu |first=J-P |last2=Zhang |first2=YZ
 |year=2001
 |title=Lorentz and Poincaré Invariance
 |url=http://books.google.com/?id=jryk42J8oQIC&pg=RA1-PA541#v=onepage&q=
 |publisher=World Scientific
 |series=Advanced Series on Theoretical Physical Science
 |volume=8 |pages=543''ff''
 |isbn=9810247214
}}</ref><ref name=Zhang>{{Cite book
 |last=Zhang
 |first=YZ
 |year=1997
 |title=Special Relativity and Its Experimental Foundations
 |url=http://www.worldscibooks.com/physics/3180.html
 |publisher=World Scientific
 |series=Advanced Series on Theoretical Physical Science
 |volume=4
 |pages=172 – 3
 |isbn=9810227493
 }} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120519185912/http://www.worldscibooks.com/physics/3180.html |date=2012-05-19 }}</ref> [[Специална теория на относителността|Специалната теория на относителността]] (СТО) изследва следствията от тази инвариантност на ''c'' като прави допускането, че физическите закони са еднакви във всички инерциални отправни системи.<ref>
{{Cite book
 |last=d'Inverno |first=R
 |year=1992
 |title=Introducing Einstein's Relativity
 |url=https://archive.org/details/introducingeinst0000dinv |pages=19 – 20
 |publisher=Oxford University Press
 |isbn=0198596863
}}</ref><ref>
{{Cite book
 |last=Sriranjan |first=B
 |year=2004
 |chapter=Postulates of the special theory of relativity and their consequences
 |chapterurl=http://books.google.com/books?id=FsRfMvyudlAC&pg=PA20#v=onepage&q=&f=false
 |title=The Special Theory to Relativity
 |publisher=PHI Learning
 |isbn=812031963X
 |pages=20 ''ff''
}}</ref> Едно от тези следствия е, че безмасовите частици и вълни имат също скорост ''c''.

[[Файл:Lorentz factor.svg|мини|ляво|upright|Факторът на Лоренц ''γ'' като [[функция]] на скоростта. Началната му стойност е 1 и с приближаването на ''v'' към ''c'' стойността му клони към безкрайност.]]
СТО има много следствия, които на пръв поглед противоречат на интуицията, но са доказани експериментално.<ref>
{{cite web
 |last=Roberts |first=T
 |last2=Schleif |first2=S
 |last3=Dlugosz |first3=JM (ed.)
 |year=2007
 |title=What is the experimental basis of Special Relativity?
 |url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/experiments.html
 |work=Usenet Physics FAQ
 |publisher=University of California, Riverside
 |accessdate=27 ноември 2009
}}</ref> Сред тях са [[равенство на маса и енергия|уравнението за еквивалентност на маса и енергия]] {{nowrap|(''E'' {{=}} ''mc''<sup>2</sup>)}}, намаляването на дължината на движещи се обекти,{{#tag:ref|Движещите се обекти изглеждат по-къси по линията на относителното движение; освен това те се „виждат“ и като завъртени ({{lang|en|Terrell rotation}}), което се дължи на различното време за пътуване на светлината от различните части на обекта до наблюдателя.<ref>
{{cite journal
 |last=Terrell |first=J
 |year=1959
 |title=Invisibility of the Lorentz Contraction
 |journal=Physical Review
 |volume=116 |pages=1041 – 5
 |doi=10.1103/PhysRev.116.1041
}}</ref><ref>
{{cite journal
 |last=Penrose |first=R
 |year=1959
 |title=The Apparent Shape of a Relativistically Moving Sphere
 |journal=Proceedings of the Cambridge Philosophical Society
 |volume=55 |pages=137 – 9
 |doi=10.1017/S0305004100033776
}}</ref>|group="Бележки"}} както и [[релативистично забавяне на времето|релативистичното забавяне на времето]] (забавяне на часовника). Факторът ''γ'', с който се скъсяват дължините и времето се забавя, се нарича фактор на Лоренц и се определя като

{{nowrap|''γ'' {{=}} (1 − ''v''<sup>2</sup>/''c''<sup>2</sup>)<sup>−1/2</sup>}},

където ''v'' е скоростта на обекта. За скорости много по-малки от ''c'' разликата на ''γ'' от 1 е пренебрежимо малка, а такива се скоростите в ежедневието. В тези случаи СТО е много близка до [[класическа механика|класическата механика]]. С увеличаването на ''v'' и с приближаването му към ''c'' стойността му клони към безкрайност.

Резултатите от СТО могат да се приложат като пространството и времето се обединят и се разглеждат като единно [[пространство-време]] (като единиците за пространство и време се свързват чрез ''c'') и се постави изискването физическите теории да съответствуват на принципа на симетрия, наречен Лоренцова ковариантност ({{lang|en|Lorentz covariance}}), чиято математическа формулировка съдържа ''c'' като параметър.<ref name="Hartle">
{{Cite book
 |last=Hartle |first=JB
 |year=2003
 |title=Gravity: An Introduction to Einstein's General Relativity
 |pages=52 – 9
 |publisher=Addison-Wesley
 |isbn=9810227493
}}</ref> Лоренцовата ковариантност е почти универсално предположение при съвременните физически теории като [[квантова електродинамика|квантовата електродинамика]], квантовата хромодинамика, [[Стандартен модел|Стандартния модел]] на [[физика на елементарните частици|физиката на елементарните частици]] и [[обща теория на относителността|общата теория на относителността]]. По този начин параметърът ''c'' се среща навсякъде в модерната физика, появявайки се включително там, където контекстът не е видимо свързан със светлината. Например общата теория на относителността предсказва, че ''c'' е също и скоростта на разпространение на гравитационното поле.<ref name="Hartle"/>

== Разпространение в различни среди ==
{{основна|Показател на пречупване}}
Когато се разпространява в среда, различна от вакуум, скоростта на светлината е различна от ''c''; освен това съществуват различни скорости на разпространение. Скоростта, с която се разпространяват върховете и падовете на една [[плоска вълна]] (изпълваща цялото пространство и характеризираща се с една-единствена [[честота]]) се нарича '''фазова скорост''' ''v''<sub>p</sub>. Един реален физически сигнал като например импулс светлина се разпространява с различна скорост. Най-голямата част от импулса пътува с т.нар. '''групова скорост''' ''v''<sub>g</sub>, а челната му част – с т.нар. '''фронтова скорост''' ''v''<sub>f</sub> (виж илюстрацията на модулирана вълна, която се движи от ляво надясно).

[[Файл:frontgroupphase.gif|мини|ляво|Синята точка се движи със скоростта на върховете, фазовата скорост; зелената точка се движи със скоростта на обвивката, груповата скорост, а червената точка на фронта се движи с фронтовата скорост.]]

При разпространението на светлината в материална среда и преминаването от една среда към друга от значение е фазовата скорост. Тя често се представя с помощта на показателя на пречупване, който по дефиниция е отношението на ''c'' към фазовата скорост ''v''<sub>p</sub> в средата. По-големите стойности на показателя на пречупване са свързани с по-ниски скорости на разпространение. Показателят на пречупване зависи и от честотата (или [[дължина на вълната|дължината на вълната]]) на светлината, нейния [[интензитет на светлината|интензитет]], [[Поляризация (вълни)|поляризация]] и посока на разпространение, но в повечето случаи може да се разглежда като константа, зависеща само от материала. Показателят на пречупване на въздуха е приблизително 1.0003.<ref name=Podesta>{{Cite book
 |last=de Podesta |first=M
 |year=2002
 |title=Understanding the Properties of Matter
 |url=http://books.google.com/?id=h8BNvnR050cC&pg=PA131&lpg=PA131
 |page=131
 |publisher=CRC Press
 |isbn=0415257883
}}</ref> По-плътни среди като [[вода]]та,<ref>{{cite web
 |title=Refractive index of Water, H20 &#91;Liquids&#93;
 |url=http://refractiveindex.info/?group=LIQUIDS&material=Water
 |publisher=Mikhail Polyanskiy
 |work=refractiveindex.info
 |accessdate=14 март 2010
}}</ref> [[оптично стъкло|стъклото]],<ref>{{cite web
 |title=Refractive index of Fused Silica &#91;Glasses&#93;
 |url=http://refractiveindex.info/?group=GLASSES&material=F_SILICA
 |publisher=Mikhail Polyanskiy
 |work=refractiveindex.info
 |accessdate=14 март 2010
}}</ref> и [[диамант]]ът,<ref>
{{cite web
 |title=Refractive index of C &#91;Crystals etc.&#93;
 |url=http://refractiveindex.info/?group=CRYSTALS&material=C
 |publisher=Mikhail Polyanskiy
 |work=refractiveindex.info
 |accessdate=14 март 2010
}}</ref> имат показатели на пречупване съответно 1.3, 1.5 и 2.4 за [[видим спектър|видимата светлина]].

В прозрачните среди общо взето показателят на пречупване е винаги по-голям от 1, което означава фазови скорости винаги по-малки от ''c''. В други материали е възможно за някои честоти показателят да стане по-малък от 1, а в някои екзотични материали дори да стане отрицателен.<ref name="Milonni">{{Cite book
 |title=Fast light, slow light and left-handed light
 |last=Milonni |first=PW
 |url=http://books.google.com/?id=kE8OUCvt7ecC&pg=PA25
 |page=25
 |isbn=0750309261
 |year=2004
 |publisher=CRC Press
}}</ref>
Съществува връзка между показателя на пречупване и показателя на поглъщане на светлината (които същевременно са реалната и имагинерната част на диелектричната константа), която се изразява със съотношението на Крамерс-Крониг.<ref>{{cite journal
 |last=Toll |first=JS
 |year=1956
 |title=Causality and the Dispersion Relation: Logical Foundations
 |journal=Physical Review
 |volume=104 |pages=1760 – 1770
 |doi=10.1103/PhysRev.104.1760
}}</ref> Практически това означава, че дори и да съществува материал с показател на пречупване по-малък от 1, поглъщането на вълната е толкова бързо, че не е възможно сигналът да се разпространява със скорост, по-голяма от ''c''.

Светлинен импулс, при който груповата и фазовата скорост се различават (това се наблюдава, когато има различни честоти с различна фазова скорост) с времето се размива и този процес е известен като [[дисперсия (оптика)|дисперсия]]. Съществуват материали с изключително ниска и дори нулева дисперсия за светлинните вълни и това е потвърдено експериментално.<ref>{{cite journal
 |last=Hau |first=LV
 |last2=Harris |first2=SE
 |last3=Dutton |first3=Z
 |last4=Behroozi |first4=CH
 |year=1999
 |title=Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas
 |url=http://www.nature.com/nature/journal/v397/n6720/pdf/397594a0.pdf
 |journal=Nature
 |volume=397 |pages=594 – 598
 |doi=10.1038/17561
}}</ref><ref>
{{cite journal
 |last=Liu |first=C |last2=Dutton |first2=Z |last3=Behroozi |first3=CH |last4=Hau |first4=LV
 |year=2001
 |title=Observation of coherent optical information storage in an atomic medium using halted light pulses
 |url=http://www.nature.com/nature/journal/v409/n6819/pdf/409490a0.pdf
 |journal=Nature
 |volume=409 |issue=6819 |pages=490 – 493
 |doi=10.1038/35054017
 |pmid=11206540
}}</ref><ref>
{{cite journal
 |last=Bajcsy |first=M |last2=Zibrov |first2=AS |last3=Lukin |first3=MD
 |year=2003
 |title=Stationary pulses of light in an atomic medium
 |journal=Nature
 |volume=426 |issue=6967 |pages=638 – 41
 |doi=10.1038/nature02176
 |pmid=14668857
}}</ref><ref>{{cite web
 |last            = Dumé
 |first           = B
 |year            = 2003
 |title           = Switching light on and off
 |url             = http://physicsworld.com/cws/article/news/18724
 |work            = [[Physics World]]
 |publisher       = Institute of Physics
 |accessdate      = 8 декември 2008
 |archive-url     = http://web.archive.org/web/20071108232210/http://physicsworld.com:80/cws/article/news/18724
 |archive-date    = 2007-11-08
 |архив_дата      = 2008-12-05
 |архив_уеб_адрес = https://web.archive.org/web/20081205051203/http://physicsworld.com/cws/article/news/18724
}}</ref>
Обратното, групови скорости, надхвърлящи ''c'', също е наблюдавано експериментално.<ref>
{{cite news
 |last=Whitehouse |first=D
 |date=19 юли 2000
 |title=Beam Smashes Light Barrier
 |url=http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/841690.stm
 |publisher=BBC News
 |accessdate=8 декември 2008
}}</ref>

В нито един от тези случаи обаче не е възможно предаването на информация със скорост, надвишаваща ''c''. Не е възможно да се предаде информация със светлинен импулс със скорост, по-голяма от фронтовата му скорост, а тя е винаги равна на ''c''.<ref name="Milonni"/>

От друга страна, възможно е скоростта на движение на частица през дадена среда да надвиши фазовата скорост на светлината в тази среда (но все пак оставайки по-малка от ''c''). Например когато заредена частица се движи през електрически изолатор ([[диелектрик]]), се наблюдава светене. Феноменът е известен като [[ефект на Черенков]].<ref>Черенков П.А. Видимое свечение чистых жидкостей под действием g-радиации. – Доклады АН СССР, 1934, т. 2, № 8</ref>

== Експерименти по измерване на скоростта на светлината ==
{| class="infobox wikitable" style="width:70%; margin:0 0 0.5em 1em; text-align:left;"
|+История на експериментите по измерване на ''c'' (в km/s)
|-
|1675||Оле Рьомер и [[Кристиян Хюйгенс]], спътниците на Юпитер||220 000<ref name=roemer/><ref>{{Cite book
 |last=Huygens |first=C
 |year=1690
 |title=Traitée de la Lumière |език=fr
 |url=http://books.google.com/?id=No8PAAAAQAAJ&pg=PA9
 |pages=8 – 9
 |publisher=Pierre van der Aa
}}</ref>
|-
|1729||Джеймс Брадли, [[аберация (астрономия)|аберация]] на светлината||301 000<ref name=How>{{cite web
 |last=Gibbs |first=P
 |year=1997
 |title=How is the speed of light measured?
 |url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/measure_c.html
 |work=Usenet Physics FAQ
 |publisher=University of California, Riverside
 |accessdate=13 януари 2010
}}</ref>
|-
|1849||Иполит Физо, зъбно колело||315 000<ref name=How/>
|-
|1862||[[Леон Фуко]], въртящо се [[огледало]]||298 000±500<ref name=How/>
|-
|1907||Роса и Дорси, електромагнитни константи||299 710±30<ref>Essen, L; Gordon-Smith, AC (1948). „The Velocity of Propagation of Electromagnetic Waves Derived from the Resonant Frequencies of a Cylindrical Cavity Resonator“. Proceedings of the Royal Society of London A 194 (1038): 348 – 361.</ref><ref name=Rosa>Rosa, EB; Dorsey, NE (1907). „The Ratio of the Electromagnetic and Electrostatic Units“. Bulletin of the Bureau of Standards 3: 433</ref>
|-
|1926||[[Албърт Майкелсън]], въртящо се [[огледало]]||299 796±4<ref>{{Цитат уеб |уеб_адрес=http://www.aip.org/history/gap/PDF/michelson.pdf |заглавие=A. A. Michelson and E.W. Morley, Philos. Mag. S.5, 24(151): 449 – 463 (1887) |достъп_дата=2011-01-25 |архив_дата=2015-07-15 |архив_уеб_адрес=https://web.archive.org/web/20150715063415/https://www.aip.org/history/gap/PDF/michelson.pdf }}</ref>
|-
|1950||Есен и Гордън-Смит, резонаторна кухина||299 792,5±3<ref>Essen, L (1950). „The Velocity of Propagation of Electromagnetic Waves Derived from the Resonant Frequencies of a Cylindrical Cavity Resonator“. Proceedings of the Royal Society of London A 204 (1077): 260 – 277</ref>
|-
|1958||Фром, радио интерферометрия||299 792,50±0,10<ref>Froome, KD (1958). „A New Determination of the Free-Space Velocity of Electromagnetic Waves“. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, (The Royal Society) 247 (1248): 109 – 122</ref>
|-
|1972||Евенсън ''et al.'', лазерна интерферометрия||299 792,4562±0,0011<ref>Evenson, KM; et al. (1972). „Speed of Light from Direct Frequency and Wavelength Measurements of the Methane-Stabilized Laser“. Physical Review Letters 29: 1346 – 49</ref>
|-
|1983||17-а дефиниция на [[метър]]а от Международното бюро за мерки и теглилки||299 792,458 (точно)<ref name=BIPM_SI_units/>
|}

Съществуват различни методи за определяне на ''c''. Най-очевидният от тях е да се направи директно измерване с помощта на различни земни и астрономически експериментални постановки. Възможно е също така ''c'' да се определи и с помощта на физическите закони, в които фигурира, например чрез определяне на електромагнитните константи ''ε''<sub>0</sub> и ''μ''<sub>0</sub>, използвайки връзката им с ''c''. Исторически най-точните резултати са получени чрез определяне поотделно на честотата и на дължината на вълната на [[електромагнитно излъчване|електромагнитното излъчване]], а чрез тяхното произведение се изчислява ''c''.

През 1983 г. Международното бюро за мерки и теглилки приема дефиниция за [[метър]]а в системата [[SI]] като „разстоянието, изминато от светлината за 1/299 792 458 секунда“,<ref name=BIPM_SI_units/> фиксирайки по този начин скоростта на светлината на точно 299 792 458 [[m/s]]. Тоест прецизното измерване на скоростта на светлината довежда като резултат прецизирането на дефиницията на метъра.

=== Астрономически експерименти ===
Оле Кристенсен Рьомер използва астрономическо измерване за първата количествена оценка на скоростта на светлината.<ref name=cohen>{{cite journal
 |last=Cohen |first=IB
 |year=1940
 |title=Roemer and the first determination of the velocity of light (1676)
 |journal=Isis
 |volume=31 |issue=2 |pages=327 – 79
 |doi=10.1086/347594
 |ref=cohen-1940
}}</ref><ref name=roemer>
{{cite journal
 |year=1676
 |title=Touchant le mouvement de la lumiere trouvé par M. Rŏmer de l'Académie Royale des Sciences
 |език=fr
 |url=http://www-obs.univ-lyon1.fr/labo/fc/ama09/pages_jdsc/pages/jdsc_1676_lumiere.pdf
 |journal=Journal des sçavans
 |volume= |pages=233 – 36
 |ref=roemer-1676
}}<br/>Translated in {{cite journal
 |doi=10.1098/rstl.1677.0024
 |year=1677
 |title=On the Motion of Light by M. Romer
 |url=http://www.archive.org/stream/philosophicaltra02royarich#page/397/mode/1up
 |journal=Philosophical Transactions of the Royal Society
 |volume=12 |issue=136 |pages=893 – 95
 |ref=roemer-1676-EnglishTrans
}} (възпроизведено в {{Cite book
 |last1=Hutton |first1=C
 |last2=Shaw |first2=G
 |last3=Pearson |first3=R eds.
 |year=1809
 |title=The Philosophical Transactions of the Royal Society of London, from Their Commencement in 1665, in the Year 1800: Abridged
 |chapter=On the Motion of Light by M. Romer
 |chapterurl=http://www.archive.org/stream/philosophicaltra02royarich#page/397/mode/1up
 |location=London |publisher=C. & R. Baldwin
 |volume= 2| pages=397 – 98
 |ref=
}})

Описанието на експеримента му, публикувано в ''Journal des sçavans'' се основава на доклада на Рьомер пред [[Френска академия на науките|Френската академия на науките]] през ноември 1676 г. [[#cohen-1940|(Cohen, 1940, p. 346)]].</ref> Той забелязва, че при наблюдение на периодите на завъртане на спътниците около отдалечените планети те са различни в зависимост от това дали Земята се приближава, или отдалечава от съответната планета. Разстоянието, изминато от светлината от съответния спътник (луна) до Земята е най-кратко, когато Земята е най-близко до планетата и най-дълго, когато те са най-отдалечени. Разликата между тези две точки е равна на диаметъра на земната орбита около Слънцето. По този начин наблюдаваната промяна в периода на обикаляне на спътника е всъщност разликата във времето, необходимо на светлината да преодолее разликата в разстоянията. Рьомер наблюдава ефекта в случая на най-вътрешния спътник на [[Юпитер (планета)|Юпитер]] [[Йо (спътник)|Йо]] и заключава, че на светлината е необходимо време, за да измине това разстояние, и го оценява на 22 минути. По-късно Хюйгенс в трудовете си за светлината изчислява стойността на скоростта на светлината, основавайки се на тогавашните оценки на диаметъра на Земята.

[[Файл:SoL Aberration.svg|мини|ляво|Светлината от далечна [[звезда]] изглежда като че идва от различна точка поради изместването на [[телескоп]]а с въртенето на Земята и крайната скорост на светлината]]

Друг метод се основава на явлението [[аберация (астрономия)|аберация]], открито и обяснено от [[Джеймс Брадли]] през 18 век.<ref name="Bradley1729">{{Cite journal
 |last=Bradley |first=J
 |year=1729
 |title=Account of a new discoved Motion of the Fix'd Stars
 |url=http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k55840n.image.f375.langEN
 |journal=Philosophical Transactions
 |volume=35 |pages=637 – 660
 |doi=
}}</ref> Този ефект се дължи на сумирането на векторите на скоростите на светлината от отдалечен звезден източник и на скоростта на движение на наблюдателя (виж илюстрацията). За наблюдателя изглежда като че светлината идва от различна точка поради изместването на [[телескоп]]а с въртенето на Земята и крайната скорост на светлината. Тъй като посоката на скоростта на въртене на Земята се изменя непрекъснато при въртенето около Слънцето, на този ефект се дължи и илюзията, че звездите се въртят около Земята. Като се използва разликата в позицията на определена звезда<ref>
{{Cite book
 |last=Duffett-Smith |first=P
 |year=1988
 |title=Practical astronomy with your calculator
 |url=http://books.google.com/?id=DwJfCtzaVvYC&printsec=frontcover&dq=Practical+Astronomy+with+your+Calculator&cd=1#v=onepage&q=aberration
 |page=62
 |publisher=Cambridge University Press
 |isbn=0521356997
}}</ref> е възможно скоростта на светлината да се изрази чрез скоростта на въртене на Земята около Слънцето и, като се знае дължината на времето за пълно завъртане (година), да се направи изчисление за времето, необходимо на светлината да измине разстоянието от Слънцето до Земята. През 1729 г. Брадли изчислява по този метод, че светлината се придвижва 10 210 пъти по-бързо, отколкото Земята се движи по орбитата си (съвременното съотношение е 10 066 пъти по-бързо) или следователно на светлината са необходими 8 минути и 12 секунди да измине разстоянието от Слънцето до Земята.<ref name="Bradley1729"/>

=== Експерименти ''time of flight'' ===
[[Файл:Fizeau.JPG|мини|Опитната постановка на Физо]]
Следваща група методи се основават на експерименти от типа ''time of flight''. Най-ранният от тях е предложен от [[Иполит Физо]]. Лъчът светлина преминава през полупропускливо огледало (разположено на 8 km разстояние) и въртящо се [[зъбно колело]] и след отражение се регистрира. При определени скорости на въртене на зъбното колело се получава спиране или преминаване на лъча и като се знаят разстоянията, броят на зъбците и скоростта на въртене, може да се изчисли ''с''.<ref name=How/>

Методът на [[Леон Фуко]] е подобен, но при него зъбното колело е заменено с въртящо се [[огледало]].<ref>{{cite web
 |last=Fowler |first=M
 |date=
 |title=The Speed of Light
 |url=http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/lectures/spedlite.html
 |publisher=University of Virginia
 |accessdate=21 април 2010
}}</ref>

В днешно време, използвайки [[осцилоскоп]]и с [[време за реакция (техника)|време за реакция]] по-малко от една [[наносекунда]], скоростта на светлината може да се измери директно чрез определяне на забавянето на светлинен импулс на [[лазер]] или [[светодиод]] при отразяването му от огледало. Този метод не е толкова точен (грешката е от порядъка на 1%), но представлява нагледен лабораторен [[експеримент]].

=== Измерване на константи ===
Съвсем различен експеримент, който не разчита на директно измерване на разпространението на електромагнитни вълни, е да се използва връзката между ''c'' и [[диелектрична проницаемост|диелектричната константа]] ''ε''<sub>0</sub> и [[магнитна проницаемост|магнитната константа]] ''μ''<sub>0</sub>, установени с теорията на Максуел:

''c''<sup>2</sup> = 1/(''ε''<sub>0</sub>''μ''<sub>0</sub>).

Диелектричната константа може да се определи чрез измерване на [[Електрически капацитет|капацитета]] и размерите на [[кондензатор]], а магнитната константа има фиксирана стойност от точно 4π х 10<sup>-7</sup> H/m поради дефиницията за [[ампер]]. През 1907 г. Роса и Дорси от Националното бюро по стандартизация на САЩ ({{lang|en|National Institute of Standards and Technology}} – NIST) използват този метод и определят скоростта на светлината на 299 710±30 km/s}}<ref name=Rosa/>

=== Интерферометрия ===
{{основна|Опит на Майкелсън-Морли}}
[[Файл:Interferometer sol.svg|мини|upright=1.4|Интерференчен метод за определяне на [[дължина на вълната]]. Ляво: конструктивна [[интерференция на светлината|интерференция]]; Дясно: деструктивна интерференция.]]
Интерферометрията е един от основните методи за определяне на разстояния поради характерната връзка между дължината на вълната на светлината и отстоянието между интерференчните максимуми.<ref name=Vaughan>
Подробно описание на интерферометричните методи за определяне на скоростта на светлината е дадено в {{Cite book
 |last=Vaughan |first=JM
 |year=1989
 |title=The Fabry-Perot interferometer
 |url=http://books.google.com/?id=mMLuISueDKYC&printsec=frontcover#PPA47,M1
 |page=47, pp. 384 – 391
 |publisher=CRC Press
 |isbn=0852741383
}}</ref> Принципът почива на разделянето на кохерентен лъч светлина (например от лазер) с известна честота (''f'') на две части, които имат различен оптичен път и след това интерферират. Чрез промяна на оптичните пътища и наблюдение на интерференчната картина се определя дължината на вълната (''λ''). След това от уравнението ''c'' = ''λf'' се изчислява ''c''.

Класическият опит в тази област е дело на [[опит на Майкелсън-Морли|Майкелсън и Морли]]. В действителност основната цел на опита е била да се докаже или отхвърли съществуването на преносна среда на електромагнитните вълни – [[етер (физика)|етер]] (или също ефир от [[руски език|руски]]). Във физиката от края на XIX век се е считало, че светлината се разпространява в тази неподвижна спрямо движението на Земята среда подобно на звука във въздуха. Предполагало се е, че поради това скоростта на светлината ще зависи от посоката на разпространение и от скоростта на източника по аналогия с механиката на Нютон. Очакванията на експериментаторите били светлинният интерферометър да регистрира две съвсем различни скорости на светлината. Резултатът от експеримента обаче е отрицателен: скоростта на светлината изобщо не зависи от скоростта на движението на Земята и от направлението на измерваната скорост.
<ref>
{{Cite journal
 |last1=Michelson |first1=AA |last2=Morley |first2=EW
 |year=1887
 |title=[[s:On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether|On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether]]
 |journal=American Journal of Science
 |volume=34 |pages=333 – 345
 |doi=
}}</ref>

Преди изобретяването на лазерите за подобни интерферометрични измервания са били използвани източници на кохерентни [[радиовълни]].<ref name=Froome1858>
{{cite journal
 |doi=10.1098/rspa.1958.0172
 |title=A New Determination of the Free-Space Velocity of Electromagnetic Waves
 |first=KD
 |last=Froome
 |journal=Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences,
 |volume=247
 |year=1958
 |pages=109 – 122
 |id=
 |issue=1248
 |publisher=The Royal Society
}}</ref>

== Бележки ==
<references group="Бележки"/>

== Източници ==
<references/>

{{превод от|en|Speed of light|409756881}}

{{Портал Физика}}

[[Категория:Единици за измерване]]
[[Категория:Физични величини]]
[[Категория:Скорост]]
[[Категория:Специална теория на относителността]]
[[Категория:Светлина]]