La velocidad de la luz

Definición de la Luz

La luz es un fenómeno de onda visibles que corresponde a una pequeña gama de vibraciones electromagnéticas que se encuentran en el espectro electromagnético.
La naturaleza de la luz es la mecánica cuántica a la que es a la vez onda y partícula. La luz tiene una longitud de onda, que determina el color, como la luz roja en la longitud de onda de 700 nm, el Naranja 650 nm, Amarillo 600 nm, Verde 550 nm, Azul 500 y Violeta 450 nm.
Esta ventana es elegido por el ojo humano a especializarse. Pero la luz invisible se extiende sobre un campo más amplio electromagnética. Maxwell encontró que la luz es una onda electromagnética y no hay razón para limitar la longitud de onda de éstos, en el intervalo correspondiente al espectro de luz visible, el espectro es la luz. Desde entonces, se observó que las longitudes de onda electromagnética oscilan entre 10^-16 m, y varios miles de kilómetros. Diferentes ventanas del espectro electromagnético se caracterizan por una longitud de onda, pero también por un rango de frecuencias definido.

Por ejemplo, una onda de radio es una onda electromagnética cuya frecuencia es inferior a 3.000 GHz, una longitud de onda superiores a 0,1 mm.
La frecuencia es el número de oscilaciones electromagnéticas que pasan por un punto dado en un segundo. Ella habla con la unidad de frecuencia que es Hertz. Más de la longitud de onda es más corta, la frecuencia es mayor a frecuencias muy altas. La frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda. La velocidad de la luz se conoce como velocidad c, es una constante física, como en el vacío ya que los fotones tienen masa cero. La radiación electromagnética tiene típicamente una velocidad constante en el vacío y en "línea recta", que se llama velocidad de la luz.
Se fija en 299.792.458 m / s

Imagen: El espectro electromagnético incluye todas las ventanas de la luz. Esta foto fue tomada del Sol en el ultravioleta a una longitud de onda de 171 nm angstroms o 17.1 nm. Créditos : nave espacial SOHO instrumento EIT (Extreme Ultraviolet Imaging Telescope). ESA / NASA

Velocidad de la luz

En 1905, Albert Einstein (1879 - 1955), publicó una teoría que cambió nuestra representación del mundo.
Él descubrió que el tiempo fluya más lentamente y que el espacio puede contratar. En el siglo 19 se pensaba que todas las ondas necesitan un medio para viajar como el aire o el agua con el sonido. Nos imaginamos que las ondas de luz que viajan a sotavento del éter lumínico. Al final del siglo 19, dos físicos, Albert Abraham Michelson (1852-1931) y Edward Williams Morley (1838-1923) trató de determinar el flujo del éter midiendo la velocidad de la luz entre dos direcciones perpendiculares a dos períodos del año. Se espera que para medir las variaciones en la velocidad, pero el resultado fue sorprendente, todos los rayos de luz que tenía la misma velocidad. Este famoso experimento de Michelson ganó el Premio Nobel de Física en 1907. Cada vez que un progreso técnico permite una mayor precisión, se repite el experimento y el resultado es siempre el mismo, la velocidad de la luz es la misma en todas las direcciones.
La velocidad de la luz se ha fijado en 299.792.458 m/s en 1983 por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas con ello dar una definición precisa para el medidor. A medida que la velocidad de la luz es la misma en todas las direcciones, que contradice las leyes de la mecánica newtoniana y la relatividad de Galileo, donde las velocidades se suman. La relatividad de Galileo dice que el movimiento depende del repositorio en el que se mide, es decir, que es diferente en función del movimiento del observador.

Un observador de tierra que ve un avión, tiene una percepción diferente de la velocidad de la aeronave de que un piloto que vuela junto a otro plano. Según esta teoría, el hombre en el suelo y el piloto de la aeronave debería ver los rayos de luz viajan a velocidades diferentes. Además, un avión volando a la velocidad de la luz pudo ver que la luz estaba haciendo allí.
Una luz que no se mueve!
Einstein no podía concebir. Para él, era más probable que la luz es siempre la misma velocidad, por lo que se interesó en la literatura del experimento de Michelson-Morley.
Si la velocidad de la luz es siempre constante, dos observadores que tienen movimientos diferentes , debe registrarse para un fotón, una velocidad y una distancia idénticas.
Esto no es lo que observamos.
299 792 458 m / s = espacio / tiempo

N.B.: "El metro es la longitud del trayecto recorrido en el vacío por la luz durante 1 / 299792458 segundos."

Imagen: Einstein le desafío y relativizar el carácter absoluto del espacio y del tiempo. La velocidad es igual a la distancia dividida por el tiempo, pero la velocidad es constante, por lo que los 2 otros términos de la ecuación, la distancia y el tiempo dependen del movimiento del observador.

El espacio y el tiempo

Un rayo láser reflejada por la Luna es de 1,3 segundos a 1,3 segundos para ir y volver.
El movimiento de vaivén del haz de láser viaja entre dos espejos se puede considerar un reloj.
Un conductor que pasa a gran velocidad cerca de la Tierra y la Luna observó un extraño fenómeno, que ve la luz no se mueve verticalmente, sino en zigzag.
Desde su punto de vista de la viga viaja una distancia mayor que si se tratara de un observador casual en la Tierra. Si comparamos las dos distancias del láser, la del observador de tierra es menor que la observada por el piloto. Porque la luz sólo puede tener una velocidad que no puede compensar la diferencia. Se necesita más tiempo. Así, del punto de vista del piloto, el péndulo de la luz oscila más lentamente, el tiempo pasa más lentamente.
En la nave espacial, el tiempo se dilata. Este primer descubrimiento de Einstein, revolucionó nuestra visión del mundo, el movimiento provoca una ralentización del tiempo. Desde esta teoría se ha demostrado de forma práctica con los relojes atómicos que permiten mediciones extremadamente precisas.

Dos relojes atómicos, uno montado en un avión y el otro puesto en la tierra, obtener mediciones de tiempo distintos. El reloj del avión es más lento unos pocos nanosegundos, pero la diferencia es real. Esta pequeña diferencia es la velocidad de la aeronave. Todos los vehículos en movimiento se ven afectados por la dilatación del tiempo. Además, más el piloto va rápido, mas el tiempo se expande. Pero él, no se da cuenta de nada, no ven la dilatación del tiempo, ni el barco y propio buque se reducir en la dirección del movimiento. Este es el segundo descubrimiento de extrañas de Einstein, el contrato de objetos en movimiento. Después de viajar durante un año en la velocidad de la luz que el piloto de la nave ha envejecido un año. Los habitantes de la tierra tienen 20 años de edad. Ha viajado en el futuro. Pero este viaje imaginario del conductor ha verificado que cuando se multiplica por 15 000, la velocidad de nuestra nave espacial. New Horizons es el vehículo terrestre más rápido viajar en el espacio. Fuera de Júpiter, que ha alcanzado, por el efecto de la gravedad ayuda, una velocidad de 75 000 km/h o 21 km/s. La Tierra viaja alrededor del Sol a alrededor de 105 522 km/h o 29,3 km/s.

Imagen: A la izquierda de la imagen del observador en la Tierra ve el rayo láser para mover verticalmente y el piloto de la nave espacial ve el movimiento y así el recorrido en zigzag una distancia mayor.

¿Qué sucede con la masa? 

Más que un cuerpo se mueve rápidamente, más su masa aumenta. Este es el tercer descubrimiento de Einstein. Se encuentra que la masa no es que la energía en una forma particular. Esta es la conclusión más importante de su teoría de la relatividad. Esta energía se calcula multiplicando la masa por el cuadrado de la velocidad de la luz (E = mc2). Ahora entendemos que el poder de la energía contenida en la materia es enorme, incluso cuando un cuerpo es inerte.
E es la energía expresada en julios, m es la masa en kg y c es la velocidad de la luz en m / s.
La energía correspondiente a 1 kg de material es enorme, al llegar a 9 × 10¹⁶ julios (1 kW / h = 3.600.000 J). Esto corresponde a la energía producida por un reactor nuclear con una capacidad de 1400 MW durante dos años. Si bien esta fórmula se considera como una mera posibilidad teórica, los físicos atómicos encontrar que los protones y los neutrones están unidos por una fuerza increíble. Esta fuerza explica cómo nuestro Sol y el enorme poder destructivo de la bomba atómica.
E = mc2 no es una mera teoría.
Einstein redefinió ciertas leyes de la naturaleza, pero su teoría tiene límites, es por eso que se llama teoría de la relatividad. Sólo cuando los objetos pasan a gran velocidad en línea recta cerca del observador, que se contraen y que los relojes deceleran.
Carecía de fuerza en su teoría de que no incorpora la gravedad cuando que influencia todos los fenómenos naturales. Durante 10 años luchó con la teoría de la relatividad general para finalmente encontrar la solución en 1916. El tiempo y el espacio no sólo modificada por el movimiento, sino también por el material. Más nos acercamos al centro de la Tierra, más el reloj se ralentiza.

Cerca del mar, el tiempo fluye más lentamente que en la cumbre del Everest. En 20 200 km de altitud, la diferencia de tiempo con el suelo es sensible a tal punto que se toma en cuenta por los satélites GPS. La materia también influye el espacio, que tiene el efecto de cambiar la longitud de los objetos cuando se acercan los cuerpos celestes. Si introducimos una vara de medir a través del centro de la Tierra para medir el diámetro, se indicará un valor mayor que la longitud de su diámetro.
Einstein llegó a la conclusión de que aumenta el espacio. Es difícil imaginar que en el centro de la Tierra hay un volumen más grande que se ve desde el exterior como en la imagen debajo contras. Es por ello que simplificar la representación del espacio en una superficie plana de dos dimensiones curvada por la gravedad. Cuando el espacio aumenta la superficie de los tramos se estira y se curva. Este es el mayor logro de Einstein, que apenas logró establecer la gravedad. Si nos caemos, es debido a la curvatura del espacio-tiempo. Esta es también la curvatura que requiere a los planetas en órbita alrededor del Sol, una trayectoria orbital alrededor del pozo de gravedad del sol. La prueba de la existencia de esta curvatura se produjo el 29 mayo 1919 durante un eclipse total de Sol por la Luna. Las estrellas detrás del Sol es visible durante unos minutos debido a que pasa cerca de la luz del Sol se desvía y se mueve a lo largo de una trayectoria curva. Esta primera observación de la estructura del espacio-tiempo, de acuerdo con la teoría, Einstein fue un triunfo. Cuando una estrella colapsa sobre sí mismo, al final de la vida, explosiona bajo la enorme presión de su propia gravedad. Se curva el espacio-tiempo de manera tan intensa que la luz no escapa del pozo gravitacional y la estrella se vuelve invisible, esto se llama un agujero negro.

Imagen: representación simplificada del espacio, en una superficie plana de dos dimensiones curvada por la gravedad. Cuando el espacio aumenta la superficie de los tramos se estira y se curva.
La teoría de la relatividad general pertenece a una más vasta teoría que no entendemos.
"Es absolutamente posible que más allá de lo que nuestros sentidos perciben, mundos insospechados se ocultan."
Albert Einstein, Premio Nobel en 1921.