フィゾー の 実験。 フィゾーの実験(フィゾーのじっけん)とは

フーコーの光速度測定実験(1850年、1862年)

フィゾー の 実験

17世紀から、光の速度はいろいろな方法で測られてきた ふつう、速度を測るには「2か所の間を通過した時間を計測する」などの方法が用いられます。 でも、光の速度は速すぎるので、このような方法で測るのは困難です。 そこで、地球が太陽の周りを動いていることを利用して、科学的方法で最初に光速度を求めたのがデンマークの数学者オーレ・レーマーです。 このときは、 8. 6km ほど離れた場所にある鏡で光を往復させ、その通り道に歯車をいれて光をさえぎる方法でした(図ア)。 歯車が充分に速く回転すれば、歯の間から鏡に向かった光が反射して帰ってきたとき、次の歯車によってさえぎられます。 このときの歯車の回転数から、光の速度を計算したのです。 現在( 1983 年以降)、光の速度は毎秒 29 万 9792. 458km (真空中)とされていますが、これは 20 世紀後半に、レーザー光の波長と周波数を精密に計測して掛け合わせることで求めた値です。 なお、最近ではごくわずかな時間も正確に計測できるようになったので、図イのような装置で、実験室中でも光速度を測れるようになっています。 山村 紳一郎 サイエンスライター).

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フィゾーの実験(フィゾーのじっけん)とは

フィゾー の 実験

scene 03 光が往復する時間と歯車が動く時間 ここで、歯車の回転をもっと速くします。 すると、反射して戻ってきた光が歯車の歯にさえぎられました。 光が鏡まで行って戻ってくるあいだに歯車が動いたからです。 歯車の回転をもっともっと速くします。 すると、また光が通りました。 光が往復するあいだに、歯車は次のすきままで動いたのです。 このとき、光が出て鏡で反射して戻ってくる時間は、歯車が次のすきまのところまで動くのにかかる時間と同じです。 ある距離を進むのにかかる時間がわかれば、速さがわかります(今回の実験では、距離=歯車と鏡の距離の往復分、時間=歯車が次のすきままで動く時間)。 これで光の速さがわかるというわけです。 でも現実には、光はとんでもなく速いので、できるだけ遠くに鏡を置き、できるだけ速く歯車を回す必要があります。

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フィゾーが光速度を測定した方法(1849年)

フィゾー の 実験

光は 秒速約30万キロという高速で進みますが、その速さがわかったのは1849年のことです。 フランスの科学者 フィゾーは歯車と鏡、半透明な鏡を使って(実際にはもう少し複雑)光の速度は秒速31万5300キロメートルと求めました。 フィゾーが作った装置を簡単に表すと 図1のようになります。 光源から出た光が半透明な鏡で反射して歯数が720個の歯車の歯と歯の間から出て8633m先の反射鏡で跳ね返り、それが再び歯車の歯と歯の間を通って観測者の目に入るしくみです。 光はものすごく速いので、歯車をゆっくり回せば歯と歯の間から出た光が、次の歯が来る前に戻ってくるので反射光は見えます。 でもどんどん回転をあげて速く回していけばどこかで見えなくなるはずです。 フィゾーの実験では、歯車の回転を1秒に12. 6回転にしたときに光が見えなくなりました。 歯車の回転数をわかりやすくするために歯数が8個の歯車で説明しましょう。 図2の状態で出て行った光が 図3の状態で戻ればさえぎられて見えないということです。 図2から図3で歯車はどのくらい回ったのでしょう。 フィゾーの720個の歯数の歯車は1秒間に12. この「時間」で光は 8,633,000mの往復分17,266,000mを進んだことになります。 入試では上位校で何回か出題がありますが、多少のアレンジがあっても基本はほとんど同じになるので、一度じっくり考えてみましょう。 秒速30万キロを覚えていれば外れすぎているなら変だなと思うべきなのですが、計算に集中していると気がつかなくなるようです。 中学受験理科で質問が多い 光の速さの測定 に関する解説と教え方ページです).

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