หัวข้อเรื่อง
ธรรมชาติของแสง

อัตราเร็วแสง

คลื่นและรังสี

ความสว่าง

ดรรชนีหักเห

หัวข้อย่อย
การเคลื่อนที่และอัตราเร็วแสง

 

      แสงโดยทั่วไปแล้วจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงในตัวกลางเดียวกันแต่ ถ้ามีการเปลี่ยนตัวกลางก็จะเกิดการหักเหและแสงจะเกิดการเลี้ยวเบน  เมื่อเคลื่อนที่ผ่านวัตถุที่มีมวลมากๆเนื่องจากแรงดึงดูด เราสามารถศึกษาว่าแสงเดินทางเป็นเส้นตรงได้คือเรามองแสงไฟผ่านทางรูของช่องกระดาษสองแผ่นถ้ารูทั้งสองตรงกันเราก็จะสามารถเห็นแสงได้นั่นก็คือเราสามารถบอกได้ว่าแสงเดินทางเป็นเส้นตรง

      กาลิเลโอได้พยายามวัดอัตราเร็งแสงโดยขึ้นไปยืนบนยอดเขาคนละยอดกับผู้ช่วยของเขา หลังจากนั้นเขาก็ส่องไฟไปยังผู้ช่วย เมื่อผู้ช่วยเห็นแสงไฟก็ส่องไฟกลับมาหากาลิเลโอทันที กาลิเลโอพบว่า เขาไม่สามารถจับเวลาในช่วงที่เขาเริ่มส่องไฟจากผู้ช่วยของเขาได้ จึงสรุปว่าแสงมีความเร็วไม่จำกัด

      ต่อมาในปี พ.ศ. 2218 โรเมอร์ นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์กเป็นคนแรกที่สามารถแสดงว่าแสงมีอัตราเร็วจำกัดโดยให้แสงเคลื่อนที่เป็นระยะทางที่ไกลกว่าระยะทางที่ใช้ในการทดลองของกาลิเลโอมากนั่นคือใช้ระยะทางจากโลกถึงดาวพฤหัสบดีเขาสังเกตการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ดวงหนึ่งของดาวพฤหัสบดี อย่างละเอียดและนำข้อมูลที่ได้มาคำนวณหาอัตราเร็วแสง ในปีพ.ศ. 2392  ฟิโซ  นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสได้ทำการวัดอัตราเร็วแสงโดยใช้เครื่องมือพิเศษ เพื่อวัดช่วงเวลาสั้นๆให้ได้แม่นยำและใช้ระยะทางการเคลื่อนที่ของแสงสั้นกว่าระยะทางที่โรเมอร์ใช้คือประมาณ 9 กิโลเมตร เขาคำนวนได้ประมาณ เมตรต่อวินาที

      หลังจากนั้นได้มีการพัฒนาวีธีการวัดหาอัตราเร็วของแสงขึ้นเป็นลำดัยโดยอาศัยเทคโนโลยีใหม่ๆ ค่าที่ได้จึงมีความถูกต้องแม่นยำดีขึ้น  ในปัจจุบันเทคโนโลยีการวัดอัตราเร็วแสงมีความแม่นยำสูงมาก จึงกำหนด   นิยามอัตราเร็วแสงในสูญญากาศมีค่า 299792458 เมตรต่อวินาที แต่อย่างไรก็ตาม    การคำนาณที่ไม่ต้องการความแม่นยำสูงมากอาจใช้อัตราเร็ว แสงประมาณ เมตรต่อวินาที

      อัตราเร็วแสงไม่ขึ้นกับการเคลื่อนที่ของแหล่งกำเนิดหรือผู้สังเกต ไม่ว่าผู้สังเกตจะเคลื่อนที่หรืออยู่นิ่งก็จะวัดอัตราเร็วแสงได้เท่าเดิม  อัตราเร็วแสงไม่ขึ้นกับความเข้มนั่นคือไม่ว่าแสงจะมีความเข้ม เท่าใดแสงก็จะมีอัตราเร็วเท่าเดิมอัตราเร็วแสงในสูญญากาศไม่ขึ้นกับความยาวคลื่น หรือความถี่ ดังนั้น ในสูญญากาศ แสงจะมีอัตราเร็วเท่ากันหมดทุกๆความยาวคลื่นหรือทุกๆความถี่   แต่อัตราเร็วแสงของแสงสีหรือแต่ละความยาวคลื่น ในแต่ละตัวกลางจะต่างกันคือ   แสงที่มีความยาวคลื่นมาก จะมีอัตราเร็วมาก แสงที่มีความยาวคลื่นน้อยจะมีอัตราเร็วน้อย แสงธรรมชาติปกติจะเป็นสีขาวเกิดจากผสมรวมกันของสีที่ตามองเห็น 7 สี คือ สีแดง สีส้ม สีเหลือง สีเขียว สีน้ำเงิน สีคราม สีม่วง แต่ละจะมีความถี่ และความยาวคลื่นต่างกัน ดังนี้ สีแดงมีความยาวคลื่นมากที่สุดและมีความถี่น้อยที่สุด สีม่วงมีความยาวคลื่นน้อยที่สุดและมีความถี่มากที่สุด