Vận tốc ánh sáng là thuật ngữ quan trọng và thường gặp trong vật lý và khoa học tự nhiên. Đây là một hằng số quan trọng liên quan đến sự sống của muôn loài và những phát minh vĩ đại của con người. Vậy vận tốc ánh sáng là gì? Nó được đo như thế nào và có ý nghĩa gì trong khoa học? Cùng đi tìm lời giải đáp trong bài viết dưới đây nhé!
Vận tốc ánh sáng là gì?
Vận tốc ánh sáng là vận tốc tối đa mà ánh sáng có thể di chuyển qua không gian hoặc môi trường cụ thể. Trong vật lý, nó được hiểu là tốc độ lan truyền của sóng điện từ trong môi trường chân không. Đây là một hằng số vật lý cơ bản quan trọng trong nhiều ứng dụng ở nhiều lĩnh vực. Vận tốc ánh sáng được ký hiệu là C, có giá trị bằng 299 792 458 m/s hoặc xấp xỉ bằng 186 282 dặm mỗi giây.
Vận tốc ánh sáng là bao nhiêu (Ảnh: Internet)
Nguồn gốc của vận tốc ánh sáng
Để tìm ra được chính xác vận tốc ánh sáng, các nhà khoa học đã phải trải qua nhiều quá trình và nhiều thí nghiệm nghiên cứu. Các ước tính về tốc độ ánh sáng phải kể đến như sau:
- Năm 1676, nhà thiên văn học Ole Roemer người Đan Mạch đã thực hiện thí nghiệm và đưa ra kết quả 309 000 km/s (con số tốc độ này không sai lệch nhiều so với thực tế). Ông đã đưa ra kết luận bằng cách quan sát mặt trăng của sao Mộc.
- Trong thế kỷ 19, hai nhà khoa học nổi tiếng người Pháp là Leon Foucault và Hippolyte đã dùng các hệ thống gương phức tạp để tiến hành thí nghiệm và đo tốc độ của ánh sáng với kết quả đưa ra là 298 000 km/s.
- Đến 1924, Michelson đã tiến hành thí nghiệm tại các đỉnh núi khác nhau của California với khoảng cách của các điểm thí nghiệm là 140km. Đến 1926, ông đã công bố vận tốc của ánh sáng là 300 000 km/s.
- Đến 1972, con số c = 299 792 485 m/s là kết quả của nhóm thuộc Viện tiêu chuẩn và Công nghệ quốc gia Hoa Kỳ đã được công nhận.
Tìm hiểu nguồn gốc của tốc độ ánh sáng (Ảnh: Internet)
Giá trị của vận tốc ánh sáng
Giá trị của vận tốc ánh sáng là gì? Tốc độ ánh sáng trong điều kiện truyền ở môi trường chân không là 299.792.450m/s. Đây là kết quả chính xác nhất được công nhận sau rất nhiều nghiên cứu và được làm tròn c = 300 000 km/s (tương đương gần 1 tỷ km/h). Bạn có thể bắt gặp c = 3 x 10^8 m/s trong chương trình học.
Nếu giả sử bạn mang trong mình vận tốc như ánh sáng, chỉ cần chưa đến 1s là bạn có thể đến được mặt trăng. Trong 1s này, bạn cũng có thể vòng quanh Trái đất 7 vòng và đến mặt trời bằng khoảng 8 phút. Tuy nhiên, phải mất nhiều năm để có thể vượt qua được khoảng cách giữa Trái đất và những ngôi sao gần nhất.
Vận tốc của ánh sáng sẽ bị giảm khi đi qua môi trường nước, thủy tinh, không khí,…
So sánh vận tốc ánh sáng với các vận tốc khác
Từ thời kỳ sơ khai, con người không biết nhiều về tốc độ của ánh sáng. Cho đến những thập kỷ gần đây mới bắt đầu nghiên cứu về nó và nhận ra: Vận tốc mà ánh sáng có thể đạt được là quá nhanh.
Nếu so sánh vận tốc ánh sáng với tốc độ các máy móc thiết bị nhanh nhất hiện nay con người đang sở hữu, chắc chắn là vận tốc ánh sáng nhanh nhất. Con người cũng đã tiến hành rất nhiều thử nghiệm để tạo ra được những thiết bị có thể vượt qua tốc độ ánh sáng. Tuy nhiên, sau rất nhiều thất bại, chúng ta đã rút ra được: Những thứ có khối lượng sẽ không thể đạt được vận tốc ánh sáng.
Vận tốc ánh sáng được cho là nhanh nhất (Ảnh: Internet)
Mặc dù không thể tạo ra được các sản phẩm có tốc độ nhanh hơn bức xạ điện từ, nhưng các nhà khoa học đã tìm được ra những hiện tượng có tốc độ nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Ví dụ như:
- Bức xạ Cherenkov: Đây là loại bức xạ phát ra từ bất kỳ hạt mang điện nào. Nó chủ yếu được tìm thấy ở xung quanh các lò phản ứng hạt nhân. Bức xạ này xuất hiện dưới dạng các vệt sáng có màu xanh làm, tốc độ nhanh hơn ánh sáng khi đi qua môi trường nước.
- Vướng mắc lượng tử: Đây là trạng thái mà hai hay nhiều hạt lượng tử có liên đới với nhau. Nếu một hạt có sự thay đổi trạng thái thì hạt kia cũng ngay lập tức thay đổi. Sự thay đổi này diễn ra cùng lúc và không có thời gian trễ.
- Vụ nổ Bigbang: Vũ trụ chính là ví dụ minh họa cho giới hạn của ánh sáng bị phá vỡ. Điều này đã chứng minh, nó đã giãn nở nhanh gấp nhiều lần vận tốc ánh sáng.
- Lực hấp dẫn: Toàn bộ hệ Mặt trời đang chịu sự ảnh hưởng của chính mặt trời gồm cả Trái đất, các thiên thể và hành tinh khác xoay quanh lực hấp dẫn của nó. Ánh sáng mặt trời mất khoảng 8 phút để đi tới Trái đất, nhưng nếu mặt trời biến mất thì lực hấp dẫn sẽ biến mất tức thì.
- Lỗ giun: Lỗ giun là con đường tắt để sang được chiều không gian khác và được coi là cỗ máy đi xuyên thời gian. Đây là lý do để cho rằng nó có vận tốc vượt qua vận tốc ánh sáng.
Ứng dụng của vận tốc ánh sáng là gì?
Nhờ tốc độ hữu hạn của ánh sáng, con người có thể quan sát thiên hà hình thành và phát triển, các ngôi sao trong vũ trụ sơ khai. Đồng thời có thể hiểu hơn về những đặc điểm của vũ trụ ở thời kỳ đầu.
Từ các ngôi sao, thiên hà có thể khám phá thêm về chính hệ thống, hành tinh. Đây là cơ sở để con người dự đoán về tương lai và môi trường Trái đất đang sống. Điều này có ý nghĩa vô cùng quan trọng của nghiên cứu vũ trụ.
Ngay từ ban đầu, việc nghiên cứu và đo lường vận tốc ánh sáng với mục đích cung cấp thông tin về vật lý lượng tử, vũ trụ học, mô hình chuẩn của vật lý hạt.
Việc đo được vận tốc ánh sáng đã giúp ích rất nhiều cho các nhà khoa học trong việc xác định được tốc độ giãn nở của vũ trụ.
Vận tốc ánh sáng giúp con người nghiên cứu về vũ trụ (Ảnh: Internet)
Bên cạnh đó, vận tốc ánh sáng còn được ứng dụng và nghiên cứu trong các lĩnh vực sau:
- Trong vật lý học cổ điện và hiện đại: Vận tốc ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu các định lý về vận tốc và ánh sáng, từ các lý thuyết cổ điển cho đến lý thuyết tương đối của Einstein.
- Trong công nghệ và truyền thông: Vận tốc ánh sáng là tiêu chuẩn dùng để đo lường tốc độ truyền tin và dữ liệu trong các hệ thống truyền thông.
>>> Có thể bạn quan tâm: Đơn vị của vận tốc là gì?
Kết luận
Vậy là Hapoin đã cùng bạn đọc đi tìm hiểu về vận tốc ánh sáng là gì? Vận tốc ánh sáng là khái niệm quan trọng, có ý nghĩa trong nhiều lĩnh vực khoa học, công nghệ. Việc tìm hiểu rõ về vận tốc ánh sáng sẽ giúp ích lớn cho con người khám phá vũ trụ, bên cạnh đó nó tạo nên cơ sở cho nhiều ứng dụng thực tế trong đời sống hàng ngày.
Jasmine Wu – Hapoin
