빛의 속도
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진공에서 빛의 속도는 정확히 초속 299,792,458 미터이다. 이 속도는 1초에 지구를 일곱 바퀴 반을 돌 수 있고 지구에서 달까지 가는 데는 1초 정도 걸린다. 태양까지는 약 8분 거리이다. 이는 측정치가 아니라 미터의 정의에 의한 것이다. 진공에서 빛의 속도를 흔히 c로 표현한다.
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[편집] 매질에서의 속도
다른 매질을 통과하는 빛의 속도 v는 c보다 작다. 이러한 작아지는 비율을 굴절율 n과 관계지을 수 있다.
n은 언제나 1보다 크다. 물질이 매질의 어떤 파동보다 빠른 속도로 이동할 때 충격파가 발생하는데 매질에서의 빛보다 빨리 물질이 움직일 때 체렌코프 광을 발산한다
[편집] 맥스웰 이론의 예측
맥스웰의 이론에 의하면 빛의 속도는
이다.
여기서 ε0과 μ0은 각각 진공의 투과율(permeability)과 투자율(permittability)이고 다음과 같이 정의된다.
- 투과율(permeability)
- 투자율(permittability)
.
이는 움직이거나 정지한 관측자에 관계 없이 일정하다. 이같은 사실에서 특수 상대론이 출현했다.
[편집] 측정 방법과 역사
빛의 속도 측정의 중요한 실험은 다음과 같다.
- 갈릴레이의 실험: 멀리 떨어진 두 관측자 A,B가 있을 때, A가 보낸 빛을 B가 본 즉시 다시 보내어 A가 볼 때의 시간차를 측정했으나 빛의 속도가 너무 빨라서 유한한 값을 얻지 못했다. 이러한 이유로 한때는 빛의 속도가 무한하거나 그 당시의 기술로는 잴 수 없을만큼 빠르다고 생각했다.
- 목성 실험
- 마이켈슨-몰리의 실험: 빛의 간섭을 이용하여 실험. 빛의 방향을 바꾸어 가면서 지구 자전의 영향을 측정했으나 무관한 것으로 결론지었다. 아인슈타인의 특수 상대론의 토대가 되나 아인슈타인은 이를 모른 것으로 추청된다. 현재 가장 정확한 실험은 마이켈슨-몰리 실험의 변형이다.
[편집] 정보의 전달
상대성 이론에 의하면 모든 움직임은 빛의 속도를 넘을 수 없다. 물질의 이동 속도는 물론 힘의 매개체 보존도 빛의 속도를 넘어서 전달될 수 없다. 질량이 없는 물체는 빛의 속도로 전파한다. 이는 인과율에 중요한 영향을 준다.
최근의 연구에 의하면, 정보의 전달은 빛보다 빨리 일어날 가능성도 있다고 한다.
