Wie berechnet man die Lichtgeschwindigkeit? Wie könnte jemand versuchen, das herauszufinden?

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt exakt 299.792.458 Meter pro Sekunde (per Definition festgelegt). Obwohl manche von der "Lichtgeschwindigkeit" sprechen, ist das Wort Geschwindigkeit meist Vektorgrößen vorbehalten, die eine Richtung haben.
Die Lichtgeschwindigkeit wurde von vielen Physikern viele Male gemessen. Die beste frühe Messung in Europa stammt von Ole Rømer, einem dänischen Physiker aus dem Jahr 1676. Indem er die Bewegungen des Jupiter und eines seiner Monde, Io, mit einem Teleskop beobachtete und Diskrepanzen in der scheinbaren Periode von Ios Umlaufbahn feststellte, berechnete Rømer dies Licht braucht etwa 18 Minuten, um den Durchmesser der Erdumlaufbahn zu durchqueren. Hätte er den Durchmesser der Umlaufbahn in Kilometern gewusst (was er nicht wusste), hätte er eine Geschwindigkeit von 227.000 Kilometern pro Sekunde (ca. 141.050 Meilen pro Sekunde) abgeleitet.
Die erste erfolgreiche Messung der Lichtgeschwindigkeit in Europa mit einem erdgebundenen Apparat wurde 1849 von Hippolyte Fizeau durchgeführt. Fizeau richtete einen Lichtstrahl auf einen mehrere tausend Meter entfernten Spiegel und platzierte ein rotierendes Zahnrad in den Strahlengang von der Quelle zum Spiegel und wieder zurück. Bei einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit könnte der Strahl auf dem Hinweg eine Lücke im Rad passieren und auf dem Rückweg die nächste Lücke. Fizeau kannte den Abstand zum Spiegel, die Anzahl der Zähne des Rades und die Rotationsgeschwindigkeit und maß die Lichtgeschwindigkeit mit 313.000 Kilometern pro Sekunde.
Léon Foucault benutzte rotierende Spiegel, um 1862 einen Wert von 298.000 km/s (ca. 185.000 Meilen/s) zu erhalten. Albert A. Michelson führte von 1877 bis zu seinem Tod im Jahr 1931 Experimente zur Lichtgeschwindigkeit durch verbesserte Drehspiegel, um die Zeit zu messen, die Licht benötigt, um eine Hin- und Rückfahrt vom Berg zu machen. Wilson zum Berg. San Antonio in Kalifornien. Die genauen Messungen ergaben eine Geschwindigkeit von 186.285 mi/s (299.796 km/s [1.079.265.600 km/h]). Im täglichen Einsatz werden die Werte auf 300.000 km/s und 186.000 Meilen/s gerundet)

Ursprünglich dachte man, dass Licht augenblicklich übertragen wird. Dann bemerkten Astronomen, dass andere Objekte im Sonnensystem nicht genau dort waren, wo sie sein sollten, je nachdem, wie weit die Erde von ihnen entfernt war (weil sich auch die Erde im Weltraum bewegt). Wenn Sie wissen, wie weit das andere Objekt (Planet, Mond, was auch immer) entfernt ist, können Sie die Lichtgeschwindigkeit allein aus den leicht falschen Orten berechnen.

Ansonsten gibt es auf der Erde Dutzende von Möglichkeiten, die Lichtgeschwindigkeit zu bestimmen. Die meisten davon beinhalten ziemlich ausgeklügelte Instrumente, wie Spiegel, rotierende Klingen und (idealerweise) ein Luftvakuum. Wer die Lichtgeschwindigkeit präzise messen will, braucht eine solche Ausrüstung und etwas Know-how. Sie können es aber auch innerhalb von 5% des wahren Wertes messen, indem Sie ein lustiges Heimexperiment machen. Marshmallows in Ihrer Küchenmikrowelle schmelzen (UND Sie können die Marshmallows essen, wenn alles fertig ist!).

Die Lichtgeschwindigkeit (im Vakuum des freien Raums) ist immer konstant, muss also nicht wirklich berechnet werden. Sie beträgt 299.792.458 Meter pro Sekunde oder m/s. Obwohl Sie die Lichtgeschwindigkeit bei Bedarf berechnen könnten, indem Sie Einsteins berühmte Formel verwenden:

E = mc ^ 2

Was bedeutet

Energie = Masse x (die Lichtgeschwindigkeit) ^ 2

Um also nach c oder der Lichtgeschwindigkeit aufzulösen, Drehen Sie die Gleichung einfach ein wenig

um c = sqrt (E / m)

Die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Sonne beträgt 93 Millionen Meilen. Finden Sie einen ungefähren Wert für die Zeit, die ein Lichtstrahl benötigt, um von der Sonne zur Erde zu gelangen?