Franc Rozman Fizika in metafizika

44
Franc Rozman
V nadaljevanju zato opredeljujem pojma:
•
  hitrosti svetlobe na izvoru, to je hitrost, s katero foton
zapusti vir svetlobe (hitrost, s katero svetloba na primer odleti
iz žarnice) ter
•
  hitrosti svetlobe na ponoru, to je hitrost svetlobe, s katero
foton prileti na ponor (hitrost, s katero svetloba prileti na mizo).
Splošen pojem »svetlobna hitrost« lahko uporabljam takrat,
kadar izvor in ponor svetlobe mirujeta v odnosu drug do dru-
gega. V tem primeru ni razloga, da bi bila hitrost svetlobe na
izvoru drugačna od hitrosti svetlobe na ponoru.
Hitrosti fotona ne morem meriti
na osnovi opazovanja njegovega premikanja.
Foton na poti ni zaznaven.
Preden začnem raziskovati metode merjenja hitrosti svet-
lobe, naj se spomnim problema, ki je opisan že v prejšnjih po-
glavjih in je glavni vzrok vseh problemov merjenja hitrosti
svetlobe, to je nezaznavnost fotona na njegovi poti med izvo-
rom in ponorom.
Foton, kot je bilo že rečeno, ne oddaja nobenih signalov in
je zato očem neviden, ˘zikalnim merilnim metodam pa neza-
znaven, dokler ne zadene v ponor, na primer v oko ali ob me-
rilni instrument.
Vodni val na primer vidim, kako se mi približuje. Foton ni
viden, zato ga na podoben način ne morem opazovati, kako se
mi približuje.
Pri svetlobi lahko zaznavam le tiste fotone, ki zadenejo ob
snov in to le takrat, ko zadenejo ob snov. Če to ugotovitev pri-
merjam z valovanjem vode, je to tako, kot če zamižim in nag-
nem roko čez rob čolna. Na roki čutim, kako se valovi dvigajo in
spuščajo ob roki, ne morem pa iz dvigovanja in spuščanja vode
oceniti, kako hitro valovi potujejo proti čolnu.
Ker foton na svoji poti ni viden ali drugače zaznaven, nje-
gove hitrosti ne morem meriti na osnovi opazovanja nje-
govega premikanja.

---

Fizika in metafizika
45
Michelson je izmeril, da se svetloba
od ogledala vedno odbije
s svetlobno hitrostjo, četudi do ogledala
pripotuje s hitro gibajoče se zvezde.
Opisane probleme sta leta 1877 skušala razvozlati Michelson
in Morley
3
. Kot merilni instrument za merjenje hitrosti svet-
lobe sta izdelala Michelsonov interferometer.
Michelsonov interferometer je sistem ogledal, ki svetlobni
žarek, ki vpade na interferometer, razcepi v dva žarka in ju po
ločenih poteh vodi do cilja.
Na osnovi interference sta Michelson in Morley ugotovila, da
se svetlobni žarek med ogledali njunega interferometra vedno
giblje z enako hitrostjo, ne glede na to, kam usmerita svetlobni
žarek. Tisti del žarka, ki se je od ogledala odbil v eni smeri, je
potoval enako hitro kot drugi del žarka, ki je prešel skozi pro-
sojno ogledalo in pot nadaljeval v drugi smeri.
Po tej metodi sta razcepila tudi svetlobni žarek, ki je prihajal
na Zemljo s hitro gibajoče se zvezde, to je s hitro gibajočega se
vira svetlobe.
Ugotovila sta, da tudi v tem primeru oba dela razcepljenega
žarka potujeta skozi interferometer z enako, to je s svetlobno
hitrostjo. Niti hitrost svetila (hitrost zvezde, iz katere žarek
prihaja) niti smer, v katero se žarek odbije, ne vplivata na hitrost
potovanja svetlobe med ogledali interferometra.
Ugotovila sta, da foton med ogledali interferometra vsakič
potuje s hitrostjo, ki je malenkost manjša od 3.10
8
 m/s.
Michelson je s poskusom pokazal, da svetloba med miru-
jočimi objekti (ogledala Michelsonovega interferometra med-
sebojno, v odnosu drug do drugega mirujejo) potuje vedno s
svetlobno hitrostjo, podobno kot je to pred njim po drugi, manj
natančni metodi ugotovil že Fizeauje.
Iz te meritve Michelsona lahko ugotovimo, da je hitrost svet-
lobe na izvoru vedno enaka in znaša nekaj manj kot 3.10
8
 m/s.
3
 Jose A. Fretre: Experiment Of Michelson–Morley And The Original Formula.

---

46
Franc Rozman
Hitrost svetlobe na izvoru je vedno enaka, ne glede na to:
•
  ali snov kot svetilo (žarnica) sama ustvari foton,
•
  ali snov foton le odbije (ogledalo) oziroma prepusti (steklo),
•
  odbita svetloba od ogledala celo v primeru, ko je le–ta
posledica odboja svetlobe neznane vpadne hitrosti.
Opisane meritve se nanašajo izključno na meritve hitrosti
svetlobe na izvoru, ne dajejo pa odgovora, kakšna je hitrost
svetlobe na ponoru. Naj pojasnim, zakaj opisana metoda z
Michelsonovim interferometrom ne omogoča merjenja hitrosti
svetlobe na ponoru.
Pri izstopu svetlobe iz snovi le–ta
spremeni hitrost.
Hitrost po izstopu ni odvisna od hitrosti,
s katero svetloba potuje skozi snov.
Izmerjena hitrost svetlobe glede na izvor velja za gibanje
svetlobe v praznem prostoru. Kadar svetloba potuje skozi snov,
npr. voda, steklo, … fotoni zadevajo ob molekule, kar vpliva na
hitrost fotonov. Kadar svetloba na primer zaide v steklo, se njena
hitrost zmanjša, pri izstopu iz stekla pa ponovno poveča.
Lomljenje svetlobe v stekleni
prizmi pokaže, da svetloba
različnih barv potuje skozi
snov različno hitro. Svetloba
rdeče barve potuje skozi ste-
klo hitreje kot vijolična svet-
loba.
Po izstopu svetlobe iz ste-
kla v prazen prostor vse barve
svetlobe nadaljujejo pot s
svetlobno hitrostjo. Pri tem
ni pomembno, s kakšno hi-
trostjo so fotoni različnih
barv potovali skozi steklo.

---