Швидкість світла - це
у вільному просторі (вакуумі) з, швидкість поширення будь-яких електромагнітних хвиль (Див. Електромагнітні хвилі) (в т. ч. світлових); одна з фундаментальних фізичних констант (Див. Фізичні постійні), величезна роль якої в сучасній фізиці визначається тим, що вона являє собою граничну швидкість поширення будь-яких фізичних впливів (див. Відносності теорія) і инвариантна (т. е. не змінюється) при переході від однієї системи відліку (Див. Система відліку) до іншої. Ніякі сигнали не можуть бути передані зі швидкістю, більшою с, а зі швидкістю з їх можна передати лише в вакуумі. Величина з пов'язує масу і повну енергію матеріального тіла; через неї виражаються перетворення координат, швидкостей і часу при зміні системи відліку (Лоренца перетворення); вона входить в багато інших співвідношення. Під С. с. в середовищі з 'зазвичай розуміють лише швидкість поширення оптичного випромінювання (Див. Оптичне випромінювання) (світла); вона залежить від заломлення показника (Див. Спотворення показник) середовища n, різного, в свою чергу, для різних частот v випромінювання (Дисперсія світла); з '(ν) = c / n (ν). Ця залежність призводить до відмінності групової швидкості (Див. Групова швидкість) від фазової швидкості (Див. Фазова швидкість) світла в середовищі, якщо мова йде не про монохроматичному світлі (Див. Монохроматичний світло) (для С. с. В вакуумі ці дві величини збігаються). Експериментально визначаючи з ', завжди вимірюють групову С. с. або т. н. швидкість сигналу, або швидкість передачі енергії, лише в деяких спеціальних випадках не рівну груповий.
Як можна більш точне вимірювання величини з надзвичайно важливо не тільки в загальнотеоретичному плані і для визначення значень інших фізичних величин, але і для практичних цілей (див. Нижче). Вперше С. с. визначив в 1676 О. К. Ремер по зміні проміжків часу між затемненнями супутника Юпітера Іо. У 1728 той же виконав Дж. Брадлей, виходячи зі своїх спостережень аберації світла (Див. Аберація світла) зірок. На Землі С. с. першим виміряв - за часом проходження світлом точно відомого відстані (бази) - в 1849 А. І. Л. Фізо. (Показник заломлення повітря дуже мало відрізняється від 1, і наземні вимірювання дають величину, вельми близьку до с.) У досвіді Фізо пучок світла періодично переривався обертається зубчастим диском, проходив базу (близько 8 км) і, відбившись від дзеркала, повертався на периферію диска (рис. 1). Падаючи при цьому на зубець, світло не досягав спостерігача, потрапляючи в проміжок між зубцями, - реєструвався спостерігачем. За відомим швидкостям обертання диска визначалося час проходження світлом бази. Физо отримав з = 315 300 км / сек.
В сучасних вимірах С. с. використовується модернізований метод Фізо (модуляційний метод) з заміною зубчастого колеса на електрооптичний, дифракційний, інтерференційний або який-небудь інший модулятор світла, повністю перериває чи послабляє світловий пучок (див. Модуляція світла). Приймачем випромінювання служить фотоелемент або Фотоелектронний умножитель. Застосування Лазер а в якості джерела світла, ультразвукового модулятора зі стабілізованою частотою і підвищення точності вимірювання довжини бази дозволили знизити похибки вимірювань і отримати значення з = 299792,5 ± 0,15 км / сек. Крім прямих вимірювань С. с. за часом проходження відомої бази широко застосовуються т. зв. непрямі методи, що дають ще більшу точність. Так, методом мікрохвильового вакуумованого резонатора (англійський фізик К. Фрум, 1958) при довжині хвилі випромінювання λ = 4 см отримано значення з = 299792,5 ± 0,1 км / сек. Похибка визначення С. с. як частки від розподілу незалежно знайдених λ і ν атомарних або молекулярних спектральних ліній (Див. Спектральні лінії) ще менше. Американський учений К. Івенсон і його співробітники в 1972 по цезієві стандарту частоти (див. Квантові стандарти частоти) знайшли з точністю до 11 знаків частоту випромінювання СН4 лазера, а по Криптонова стандарту частоти - його довжину хвилі (близько 3,39 мкм) і отримали з = 299792456,2 ± 0,8 м / сек. До теперішнього часу (1976) за рішенням XII Генеральної асамблеї Міжнародний союзу по радіозв'язку (1957) прийнято вважати С. с. в вакуумі дорівнює 299 792 ± 0,4 км / сек.
Знання точної величини С. с. має велике практичне значення, зокрема в зв'язку з визначенням відстаней за часом проходження радіо- або світлових сигналів в радіолокації (Див. Радіолокація), оптичної локації (Див. Оптична локація) і дальнометріі. Особливо широко цей метод застосовується в геодезії і в системах стеження за штучними супутниками Землі (Див. Штучні Супутники Землі); він використаний для точного вимірювання відстані між Землею і Місяцем і для вирішення ряду інших завдань.
Літ .: Вафіаді В. Г. Попов Ю. В. Швидкість світла і її значення в науці і техніці, Мінськ, 1970; Тейлор Б. Н. Паркер В. Лангенберг Д. Фундаментальні константи і квантова електродинаміка, пер. з англ. М. 1972; Розенберг Г. В. Швидкість світла у вакуумі, «Успіхи фізичних наук», 1952, т. 48, ст. 4; Froome К. D. «Proceedings of Royal Society», 1958, ser A, v. 247, p. 109; Eveitson K. et al, 1972 Annual Meeting of the Optical Society of America, San Francisco, 1972.
А. М. Бонч-Бруєвич.
Мал. 1. Визначення швидкості світла методом «зубчастого колеса» (методом Фізо). S - джерело світла; W - обертається зубчасте колесо із змінною швидкістю обертання і точно відомими ширинами зубців і проміжків а між ними; N - напівпрозоре дзеркало; М - дзеркало, що відображає; MN - точно виміряний відстань (база); Е - окуляр. Спостерігач реєструє в Е світло найбільшої яскравості, коли час проходження світлом відстані NM і назад одно часу повороту W на ціле число зубців (1, 2, 3 і т. Д.). Пучок променів світла при цьому проходить строго посередині між зубцями як на ділянці NM, так і при зворотному ході MN.
Мал. 2. Визначення швидкості світла методом обертового дзеркала (методом Фуко). S - джерело світла; R - бистровращающєєся дзеркало; З - нерухоме увігнуте дзеркало, центр якого збігається з віссю обертання R (тому світло, відбите С, завжди падає назад на R); М - напівпрозоре дзеркало; L - об'єктив; Е - окуляр; RC - точно виміряний відстань (база). Пунктиром показані положення R, яка змінилася за час проходження світлом шляху RC і назад, і зворотний хід пучка променів через L. L збирає відбитий пучок в точці S ', а не знову в точці S, як це було б при нерухомому дзеркалі R. Швидкість світла встановлюють, вимірюючи зсув SS '.
Велика Радянська Енциклопедія. - М. Радянська енциклопедія. 1969-1978.