시속 30만키로미터나 되는 빛의 속도는 어떻게 측정한건가요?

Question

안녕하세요

빛의 속도는 시속 30만키로미터로 알고 있는데요

이렇게 빠른 빛의 속도는 어떻게 측정을 한건가요? 측정하는 기계가 있다면, 그 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

측정 원리는 일정 거리를 오가는 빛이 고속도로 회전하는 거울에 정확한 각도로 반사돼야 측정 지점에서

빛을 감지할 수 있는 장치를 만들어 이 거리와 거울의 회전 주기를 이용해 빛의 속도를 측정한 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.

빛의 속도를 측정하는 방법은 여러 가지가 있는데 우선, 19세기에 프랑스 과학자 아르망 피조는 회전하는 치과 바퀴와 거울을 사용하여 빛의 속도를 직접 측정하는 첫 번째 실험을 수행했습니다.

그리고, 앨버트 A. 마이클슨과 에드워드 W. 모리는 지구가 에테르라고 부르던 매질에 대한 상대적인 움직임 때문에 지구상에서 빛속도가 달라질 것이라고 예측되었습니다. 마이클슨과 모리는 1887년에 지구에서 상대적인 움직임으로 인해 발생할 것으로 예상된 빛속도 차이를 찾기 위해 교차 분광계로 알려진 장치로 유명한 실험이었다. 현재 우리가 사용하는 값인 초당 299,792km(약 성공간 3 x 10^8 m/s)는 이런 연구들을 통해 정밀하게 측정된 결과입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김동준 과학전문가입니다.

빛의 속도를 처음으로 측정한 사람은 덴마크의 천문학자 뢰머인데, 1675년 그는 목성의 위성에 의해 생기는 월식 사이의 시간 간격이 반년마다 변한다는 사실을 발견했다. 그는 지구가 목성으로부터 멀어질 때 시간 간격이 가장 길고, 목성에 가까워질 때 가장 짧아진다는 사실로부터 광속을 결정했다.

약 50년 후인 1729년 영국의 천문학자 브래들리는 지구가 태양 주위를 공전하기 때문에 인접한 두 별의 위치가 반년마다 바뀌는 현상을 이용하여 두 별빛 사이의 각도(연주시차)를 측정했다. 별빛의 시차는 관찰자의 속도와 별에서 나오는 빛의 속도 차이로 생긴다. 지구에서 별을 관측할 때 지구의 자전, 공전 운동 때문에 별의 겉보기 위치와 실제 위치에 차이가 생긴다. 이때 별빛이 실제보다 약간 앞쪽으로 기울어지는데, 이 각도를 ‘광행차’라고 한다. 이와 비슷한 예로 비 오는 날 우산을 들고 뛰게 되면 우산을 앞쪽으로 기울여야만 비를 막을 수 있다. 빗방울의 속도는 아래로 떨어지는 비의 속도에서 우리가 달리는 속도를 뺀 것이기 때문이다.

Answer 4

빛의 속도는 놀라울 정도로 빠르기 때문에 직접적인 물리적 기계나 장치로 측정하기는 어렵습니다. 대신, 다양한 실험과 원리를 이용하여 간접적으로 측정할 수 있습니다.

아래는 빛의 속도를 간접적으로 측정하는 몇 가지 방법과 원리입니다:

1. 미러와 레이저 시스템을 이용한 방법: 이 방법은 매우 정밀한 측정을 가능하게 합니다. 레이저 광선을 거울로 반사시켜 다시 돌아오는데 걸린 시간을 측정하는 것입니다. 이렇게 거울 간의 이동 거리와 시간을 측정하여 빛의 속도를 계산합니다.

2. 행성 이동 관측: 행성의 공전을 관찰하여 지구와 해당 행성 간의 거리 변화와 그에 따른 시차를 측정함으로써 빛의 속도를 유추할 수 있습니다.

3. 마이클슨-모리리 실험: 이 실험은 빛의 속도가 상대적인 것임을 보이는 실험 중 하나입니다. 빛을 분할하여 서로 다른 경로를 따라 이동한 후 다시 결합시키는 과정에서 속도의 변화에 따라 간격이 바뀌는 현상을 이용합니다.

4. 반사 시차 측정: 고속 카메라와 정밀한 계측 장비를 이용하여 반사된 빛의 시차를 측정하는 방법입니다.

이러한 방법들을 조합하여 빛의 속도를 정밀하게 측정하는 데에 성공하였으며, 현재까지의 빛의 속도 값은 초당 약 299,792,458미터입니다.

Answer 5

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

롬레이는 먼 거리에 있는 두 개의 거울을 사용하여 빛을 반사시켰습니다. 그리고 빛이 거울 사이를 왕복하는 시간을 측정했습니다. 이후 빛을 반사시키는 거울 사이의 거리를 변경하여 실험을 반복했습니다. 이를 통해 빛이 이동하는 속도를 추정하고자 했습니다.

롬레이의 실험은 정확하지 않았지만, 이후 다른 과학자들이 다양한 방법을 사용하여 빛의 속도를 측정하는 데 성공했습니다. 19세기에는 알버트 아이슈타인이 이론적인 계산과 실험을 통해 빛의 속도를 보다 정확하게 측정하는 것에 기여했습니다.