빛의 속도를 재는 방법은 무엇이 있나요?

Question

빛의 속도는 약 30만 km 인데요.

이렇게 빠른 속도를 측정기가 있는 것도 아닌데 어떤 방법들로 빛의 속도를 잰 건가요?

어떤 방법들이 있는지 알려주세요.

Answer 1

안녕하세요. 손성민 과학전문가입니다.

빛의 속도를 재는 방법에 대해 알려드릴게요. 빛의 속도를 정확히 측정하기 위해서는 다양한 방법들이 사용되는데요, 그 중에서 대표적인 방법들을 소개해드릴게요.

1. 마이클슨-모레이 실험(Michelson-Morley experiment):

이 실험은 1887년에 알버트 마이클슨과 에드워드 모레이에 의해 수행된 실험으로, 빛의 속도를 측정하기 위해 사용되는 대표적인 실험입니다. 이 실험은 빛을 반사시켜서 그 속도를 측정하는 방식으로 진행됩니다.

2. 레이저 시간차 방법(Laser Time-of-flight method):

이 방법은 레이저를 사용하여 빛의 속도를 측정하는 방법입니다. 레이저를 특정 지점에서 발사하고, 도달하는 시간을 측정함으로써 빛의 속도를 계산합니다.

3. 굴절률 측정 방법(Refractive index measurement method):

빛의 속도는 매질에 따라 다르게 되는데요, 이를 이용하여 빛의 속도를 측정하는 방법도 있습니다. 빛이 다른 매질로 들어갈 때 굴절되는 정도를 측정하여 속도를 계산합니다.

4. 샤이너-고든 실험(Shiner-Gordon experiment):

이 실험은 빛의 속도를 측정하는 데에 초음파를 사용하는 방법입니다. 초음파를 발생시킨 후, 빛이 이를 통과하는 데 걸리는 시간을 측정하여 속도를 계산합니다.

위의 방법들은 빛의 속도를 측정하기 위해 주로 사용되는 방법들이지만, 더 많은 방법들이 존재합니다. 이러한 방법들

을 통해 빛의 속도를 정확히 측정할 수 있게 되었고, 이를 통해 우리는 빛의 속도에 대해 더 많은 이해를 갖게 되었습니다. 어떤 방법이 가장 정확하고 신뢰할 수 있는지는 연구의 목적과 상황에 따라 다를 수 있으니 참고해주세요. 어떤점이 더 궁금하신가요? 추가로 알려드릴 내용이 있으면 말씀해주세요!

Answer 2

안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.

갈릴레이 갈릴레오 부터 시작해서 많은 과학자들이 빛의 속도를 측정하였습니다.

현재는 레이저 광과 원자시계등을 이용하여 측정하며 진공속 빛의 속도는 29만 9742.458km로 결정되어 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

빛의 속도는 매우 빠르기 때문에, 직접 측정하기 어려운 측정 대상입니다. 따라서, 빛의 속도를 측정하기 위해서는 다양한 방법들이 사용되었습니다.

빛의 속도를 측정하는 방법에는 다음과 같은 것들이 있습니다.

피조의 방법: 피조의 방법은 톱니바퀴를 사용하여 빛의 속도를 측정하는 방법입니다. 톱니바퀴의 톱니 사이로 빛을 통과시키면, 빛은 톱니 사이를 통과할 때마다 펄스 형태로 발사됩니다. 빛이 멀리 있는 거울에 반사되어 되돌아오면, 빛이 톱니 사이를 통과하는 데 걸린 시간을 측정하여 빛의 속도를 구할 수 있습니다.

마이켈슨-몰리 방법: 마이켈슨-몰리 방법은 광선이 진공을 통과할 때의 속도와 유전체를 통과할 때의 속도를 비교하여 빛의 속도를 측정하는 방법입니다. 광선을 분광기로 분리하여 두 광선으로 만든 후, 한 광선은 진공을 통과하고 다른 광선은 유전체를 통과하도록 합니다. 두 광선의 파장이 다르기 때문에, 두 광선을 합성하면 회절이 발생합니다. 회절각을 측정하여 두 광선의 속도 차이를 구할 수 있습니다.

에어리 방법: 에어리 방법은 빛이 좁은 틈을 통과할 때의 회절 현상을 이용하여 빛의 속도를 측정하는 방법입니다. 빛이 좁은 틈을 통과하면, 틈의 양쪽 끝에서 빛이 회절되어 빛의 띠가 형성됩니다. 빛의 띠의 간격을 측정하여 빛의 속도를 구할 수 있습니다.

최근에는 레이저 광원을 사용하여 빛의 속도를 측정하는 방법이 사용되고 있습니다. 레이저 광원은 매우 짧은 시간 동안 매우 강한 빛을 방출합니다. 따라서, 레이저 광원을 사용하여 빛의 속도를 측정하면, 기존의 방법보다 더 정확하게 빛의 속도를 측정할 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

빛의 속력은 빛이 이동한 거리를 그것을 통과하는 데 걸린 시간으로 나눈 값입니다.

그러므로 빛이 광케이블을 통해 이동한 거리(5.5km)와 빛이 카메라에 촬영되지 않을 때의 톱니바퀴의 분당 회전 수 및 톱니바퀴의 개수를 알면 빛의 속력을 구할 수 있습니다.

이렇게 광속측정 장치로 계산한 빛의 속력은 약 280,000,000m/s 입니다. 측정한 빛의 속력이 피조가 측정한 빛의 속력인 313,000,000m/s 보다 작은 이유는 실험 장치의 오차 때문입니다.