Está bien establecido que la velocidad de la luz en un vacío perfecto es más o menos $3\times 10^8 \:\rm m/s$. Pero también se sabe que el espacio ultraterrestre no es un vacío perfecto, sino un vacío duro. ¿Por lo tanto, es el límite de velocidad teóricamente más rápido que lo que podemos medir empíricamente, porque el vacío duro desacelera? ¿Esto se considera la medición de distancias con la luz?
Respuestas
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Si tomamos aire, entonces el índice de refracción en una atmósfera es de alrededor de $1.0003$. Así que si podemos medir la velocidad de la luz en el aire obtenemos una velocidad de un factor de alrededor de $1.0003$ demasiado lento, es decir, una fracción de error $\Delta c/c$$3 \times 10^{-4}$.
La diferencia del índice de refracción de un, $n-1$, es proporcional a la presión. Vamos a escribir la presión como una fracción de una atmósfera, es decir, la presión dividida por una atmósfera, entonces la fracción de error en la medición de $c$ va a ser acerca de:
$$ \frac{\Delta c}{c} = 3 \times 10^{-4} \, P $$
En alto vacío laboratorios de podemos, sin demasiado esfuerzo, llegar a $10^{-10}$ torr y este es de alrededor de $10^{-13}$ atmósferas o 10 nPa. Para la medición de la velocidad de la luz en medio de este vacío nos daría un error:
$$ \frac{\Delta c}{c} \approx 3 \times 10^{-17} $$
Y esto ya es más pequeño que los errores experimentales en la medición.
Así, mientras que es técnicamente correcta que nunca hemos medido la velocidad de la luz en un perfecto vacío, el vacío que podemos generar es lo suficientemente buena, que su efecto sobre la medición es completamente insignificante.
Matt
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380
La respuesta de John Rennie es buena, por lo que respecta a las consecuencias de la imperfecta de vacío, de modo que no voy a repetir aquí.
En cuanto a la última parte de su pregunta acerca de si esto debe tenerse en cuenta al medir la distancia, vale la pena señalar que la norma define la velocidad de la luz en un determinado valor y, a continuación, utilizando también la definición de la segunda, deriva el medidor como una cuestión de medida. Así como las normas que se escriben actualmente, la velocidad de la luz es exacta , por definición.
A tu pregunta, tal como está escrito, supone implícitamente que el medidor y el segundo está dado por la definición y la velocidad de la luz un tema de la medición.
Desde ese punto de vista, su pregunta debe ser escrito a preguntar si el impacto de la imperfecta vacío afecta a nuestra definición del medidor. La respuesta a eso, es que probablemente, como era de aproximadamente cuantificado por John Rennie. Si es o no es importante, depende de qué método se utiliza y qué otros experimental incertidumbres que son inherentes a ese método.
alex9183
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75
Hay una constante en física $c$ que es la "tasa de cambio" entre el espacio y el tiempo. Un segundo en el tiempo es, en cierto sentido, "equivalente" a $c$ veces un segundo (que a continuación se da una distancia en el espacio). La luz es llevado a viajar a $c$. Tenga en cuenta que $c$ no es la velocidad de la luz, sino que la velocidad de la luz es $c$, que es una distinción sutil ( $c$ , siendo lo que es causa de la luz para viajar a esa velocidad, en lugar de la luz que viaja a esa velocidad causas $c$ a ese valor). $c$ ha sido medida a través de lo rápido que viaja la luz, pero también hay varias otras maneras de encontrar $c$. Por ejemplo, $c^2$ es igual al recíproco del producto del vacío de la permitividad y la permeabilidad del vacío. Así que no sólo es el efecto de la imperfecta aspiradoras insignificante en la medición de $c$ observando la velocidad de la luz, pero hay varios otros objetos que dependen de él.
Count Iblis
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3330
Un experimento diseñado para medir alguna magnitud física, tales como la velocidad de la luz tomará en cuenta todos los efectos perturbadores. Si, por cualquier razón, de hecho la realización de la velocidad de la luz mediciones en vacío sería imposible, todavía podríamos medir bajo diferentes densidades de aire y extrapolar los resultados a cero la densidad del aire. Esta extrapolación se puede hacer con precisión mediante el ajuste de los conocidos teóricos de la dependencia de la velocidad de la luz en la densidad del aire, pero nos pueden proceder de un modelo de manera independiente y no utilizar cualquier teórico de entrada al hacer la extrapolación a un perfecto vacío.
Jaredk
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