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光のなぞ 光や色のたのしい知识がいっぱい!

光の“正体”は?

光の速度を测れ!

光の速度はあるのか?

现在、光の速度は秒速29万9792.458キロメートルとされています。しかし実は、光の速度がきちんとわかったのはつい最近のことです。

古代の人々は、光の速度は无限大だと信じていました。光の速度を测ることを初めて考えたのはガリレオ(1564-1642)だと言われています。ガリレオの着书『新天文対话』には、光の速度を测る方法が书いてありますが、実际に速度を测ることはできませんでした。

光に速度があることが分かったのは、今からわずか300年ほど前です。デンマークの天文学者レーマー(1644-1710)は1676年に、木星とその卫星イオを観测中、イオが木星に隠れる周期が、予想よりもわずかに遅れていることに気付きました。レーマーは、この遅れの原因は、光が木星から地球まで届くのに时间がかかること、つまり光に速度があることだと考えました。レーマーの精密な観测データを元に、光の速度が初めて计算されました。
この时に计算された光の速度は、现在知られているより30%も小さい不正确な値でした。しかしレーマーの発见は、光には速度があることを初めて証明した、非常に画期的なことでした。

秒速29万9792.458キロメートルは、地球を1秒间に7.5周する速さ。

秒速29万9792.458キロメートルは、地球を1秒间に7.5周する速さ。

オーレ?レーマー

オーレ?レーマー
オランダで生まれ、パリで観测を行った。

木星の卫星イオは、42.5时间に1回木星の影に隠れる。

レーマーは、地球が木星から遠くにある時、イオが隠れ始める時刻が近くにある時より遅くなることに気づいた。 この遅れ時間が、光が地球の公転軌道を横切る時間にあたると考え、光の速度が計算された。

「速度」を测る実験

光の速度を初めて実験で测ったのは、フランスのフィゾー(1819-1896)です。
フィゾーの実験では、観察地点から放たれた光が、远くの反射镜で反射して戻ってくるまでの时间を计り、そこから光の速度を求めました。実际には光が非常に速いため、フィゾーが行った実験では、実験装置の光源と反射镜の间の距离は9办尘にもなりました。その结果わかった光の速度は、秒速31万3,000キロメートルと、现在の値にかなり近い値でした。

その后も、光の速度を精密に测定する试みが続きました。20世纪半ばになると、电磁波やレーザーの技术を応用した装置を使って、さらに高精度の测定が行われ、现在使用している値とほとんど差がない値が得られるようになりました。

光の速度を测る技术が进歩した结果、1970年代には、测る方法による値のずれは非常に小さくなりました。そして1983年には、「国际度量衡委员会」という国际委员会で、真空中の光の速度を秒速29万9792.458キロメートルで确定することが决められました。

アルマン?フィゾー

アルマン?フィゾー

フィゾーの光速测定の実験

フィゾーは、パリ市内のモンマルトルと、パリ郊外のシュレーヌの間で実験を行った。 フィゾーは光の速度を測るためのアイデアとして、歯車の歯を通っていった光が反射されて戻ってくる時に歯車の回転数によって、戻ってくる光が歯車の歯の凸部でさえぎられて見えなくなることを利用しました。この時の歯車の歯の数と回転数を知れば、光の速度が求められたのです。

フィゾーの光速测定の実験

光の速度がメートルを决める?

今、光の速度には、光の性质の研究というだけでなく、もっと身近な意味があります。现在、1メートルの长さは、光の速度を使って决められているのです。

以前は、「メートル原器」と呼ばれる定规のようなものや、原子が出す光の波长を、「1メートル」の基準にしていました。しかし、技术の発达によって、长さをもっと精密に决める必要が出てきました。そのため、光の速度を使って、1メートルの长さを决めることにしました。
1983年に国際度量衡委員会は、 「1メートル=光が真空中を2億9979万2458分の1秒の間に進む距離」と定めています。 同じ1983年に確定した光の速度「秒速29万9792.458キロメートル(=秒速2億9979万2458メートル)」をものさし代わりに使ったのです。

かつてのメートル原器

かつてのメートル原器
日本では中央度量衡器検定所(现?产业技术総合研究所)が管理していた。

かつてのメートル原器

现在(2009年3月)は、「よう素安定化ヘリウムネオンレーザ」が発する光を基準にして、メートルを定めている。
写真提供:独立行政法人产业技术総合研究所

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