VI.3.2. Viteza luminii. Anul-lumină. Indicele de refracție
În vid lumina se propagă cu viteza de 300000000 m/s și se notează cu litera "c " și nu cu "v", ca la viteză. Cu "v " notăm viteza luminii în celelalte medii (substanțe transparente). În alte medii viteza de propagare a luminii este mai mică.
Lumina își schimbă viteza de propagare în funcție de mediul traversat.
Viteza luminii este cea mai mare viteză cunoscută până acum. Dacă am reuși să ne deplasăm cu viteza luminii, într-o secundă am ajunge în America și ne-am și întoarce, adică ne-am putea teleporta. Dar suntem încă departe de acestă viteză. Cea mai mare viteză este a unei rachete cosmice, care pentru a se desprinde de gravitația Pământului are o viteză de 40000km/h.
Pentru a măsura distanțele colosale dintre corpurile cerești (planete, stele, galaxii) se folosește ca unitate de măsură anul-lumină.
Anul-lumină (a.l.) este distanța pe care o străbate lumina într-un an de zile.
a.l. = c ∙ t = 300000000 m/s ∙ 1 an = 300000000 m/s ∙ 365 zile = 300000000 m/s ∙ 365 ∙ 24 h = 300000000 m/s ∙ 365 ∙ 24 ∙ 3600 s
a.l. = c ∙ t = 946080 ∙ 1010 m
1. Cât este distanța de la Soare la Pământ, știind că luminii îi ia 8 minute pentru a ajunge pe Terra.
Rezolvare:
Notăm datele problemei:
t = 8 min
c = 300000000 m/s
d = ?
Scriem formula distanței:
d = c ∙ t = 300000000 m/s ∙ 8 min = 300000000 m/s ∙ 8 ∙ 60 s = 144000000000 m = 144 ∙ 109 m (144 de miliarde de metri).
2. Proxima Centauri este o stea pitică roșie ce se află la o distanță de aproximativ 4 ∙ 1013 km de Terra în constelația Centaurului, fiind steaua cea mai apropiată de Sistemul nostru Solar. Află timpul în ani în care lumina parcurge această distanță
Rezolvare:
Notăm datele problemei:
t = ? ani
c = 300000000 m/s = 3 ∙ 108 m
d = 4 ∙ 1013 km = 4 ∙ 1016 m
Scoatem timpul din formula vitezei și calculăm timpul în ani cu regula de trei simplă:
Indicele de refracție (notat cu n) al unui mediu transparent este dat de raportul dintre viteza luminii în vid (c) și viteza luminii în mediul respectiv (v).
c = viteza luminii în vid = 300000000 m/s
v = viteza luminii în mediul respectiv
Indicele de refracție nu are unitate de măsură și spunem că este o mărime adimensională, deoarece este raportul a 2 mărimi identice(viteze) și se simplifică unitățile lor de măsură. Indicele de refracție este o constantă de material, care se ia dintr-un tabel, fiind specific fiecărei substanțe transparente(vezi tabelul de mai jos.
Indicele de refracție este o constantă de material, care se ia dintr-un tabel, fiind specific fiecărei substanțe transparente (vezi tabelul de mai jos).
3. Să se calculeze indicele de refracție al apei, știind că viteza de propagare a luminii prin apă este 220000000 m/s. Voi trebuie să știți pe dinafară numai viteza luminii în vid.
Rezolvare:
Scriem datele problemei:
c = 300000000 m/s
v = 220000000 m/s
Scriem formula indicelui de refracție:
4. Să se calculeze viteza luminii prin diamant care are indicele de refracție de 2,42.
Rezolvare:
Scriem datele problemei:
c = 300000000 m/s
n = 2,42
Scriem formula indicelui de refracție:
Scoatem necunoscuta din ecuație, astfel n coboară la numitor și v urcă la numărător în partea opusă (fiind extremi pot schimba locul între ei).
