Как найти скорость света в стекле

Определить скорость света в стекле. Ответ выразить в Мм/с округлив до целых. Показатель преломления стекла равен n = 1,5 Скорость света в вакууме равна c = 3×10⁸ м/с

goose69

По определению показатель преломления равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в некоторой среде.
n = Cв/Ссред.
Отсюда следует, что Ссред = Св/n = 3×10⁸ /1,5 = 2×10⁸ м/сек.
Ответ: 2×10⁸ м/сек.

Новые вопросы в Физика

❗️Дуже Швидко Треба даю 30 балів❗️ Установіть відповідність між початком і закінченням твердження 1-Негативний заряд тіла зумовлений 2-Позитивний за … ряд тіла зумовлений 3-Електричний заряд зумовлений 4-Існування атомів зумовлене А- існування заряджених частинок Б- втратою або приєднанням одного чи декількох електронів В- електричним притяганням негативно заряджених електронів до позитивно заряджених атомних ядр Г- нестачею електронів Д- надлишком електронів

1. Запиши основні положення сучасної теорії будови речовини.

Три небольших положительно заряженных шарика (величины зарядов различны) массы которых равны , 2, 3, связаны нерастяжимыми непроводящими нитями, так, … что шарики находятся в вершинах правильного треугольника 1, 2, 3 (см. бланк №1.1). После того как нити, связывающие шарики, пережгли (возможно, не одновременно) шарики стали разлетаться, оставаясь в одной плоскости. На бланке №1.1 показаны положения 1 и 2 двух шариков в некоторый момент времени. С помощью геометрических построений найдите положение 3 третьего шарика в тот же момент времени.

Завдання на фото, допоможіть будь ласка, даю 100 балів

Розв’яжіть задачу, обов’язково щоб було дано та розв’язання Тиск розрідженого газу 5ꞏ104 Па, його густина 4,1ꞏ10–2 кг/м3. Визначте середню квадратичну … швидкість хаотичного руху молекул газу.

Измеряем скорость света в домашних условиях

. или как измерить задержки вашего HFT‑сетапа не привлекая санитаров.

Эта статья является развернутым ответом на комментарий. Дело в том, что во многих статьях любят показать модное оборудование за триллиарды долларов, или выпендриться какими‑то крутыми новинками.

Я хочу показать, что всё это можно сделать из ~~говна и палок~~ дешёвых старых компонентов. И ответить на несколько типичных вопросов, первый из которых, сколько времени задержки добавляет лишняя длина кабеля. В биржевой инфраструктуре обычно используется 10G сеть, и для любых нетривиальных расстояний (более 3м, за пределы стойки) это будет оптика. Итак, мы будем измерять скорость света в оптическом кабеле, то есть в стекле.

Из школьного курса физики мы знаем, что скорость света это самая большая скорость во вселенной. Но она такая только в вакууме. А вот в любой прозрачной среде она зависит от показателя преломления, причём зависит достаточно просто: , где — скорость света в нашей среде, — скорость в вакууме (≈3×10⁸м/c), — показатель преломления (для стекла обычно ≈1.5). Значит V ≈ 200 тыс. км/c, давайте убедимся, что нас нигде не обманывают.

Итак, для эксперимента нам понадобится:

стеклянный провод, в котором собственно мы и будем гонять свет (у меня было несколько MM патч‑кордов разной длины);
лазеры и фотодиоды, а точнее, обычные SFP+трансиверы, которые будут отправлять свет в провод (и принимать его);
сетевая карта, которая будет управлять трансиверами (сами‑то они не сообразят когда и что делать);
ещё одна сетевая карта (а точнее, карта захвата), чтобы записывать, когда мимо неё пролетел свет;
способ отвести немного пролетающего мимо света из длинного кабеля (оптический сплиттер).

Для всего этого мы не будем использовать лабораторное оборудование, или специальные low‑latency свитчи. Попробуем пройтись по самому дну eBay и поймать что‑то там. Вот что у меня вышло:

$110 лута с eBay

MM LC‑LC провода бывают в очень разную цену, мне как‑то удалось урвать 3шт 20-метровых кабелей всего за $15. Короткие кабели китайцы продают за 1–2$;
SFP+трансиверы мультимод на 10г сейчас продаются за $5, иногда идут в комплекте с сетевухами, или даже на авито можно найти не сильно дороже;
сетевые карты: ~~Solarflare~~, ~~простите, Xilinx~~, AMD предыдущих поколений (sfn6122f/sfn7122f) стоят в районе $20 за штуку, либо старый добрый ~~Mellanox~~ Nvidia mcx312a чуть дороже (за $30–40);
оптический сплиттер (он же fiber tap) за $15 (полно вариантов производства ~~NetOpticsixia~~ Keysight);
карта захвата фирмы Endace — самое дорогое оборудование в этом списке, $50.

Как оказалось, «модные» карты для HFT (даже SF или Mlnx, что уж говорить про всякий интел), совершенно не умеют засекать маленькие интервалы времени. Для этого и была приобретена карта захвата. Но с ней другой прикол: без набора софта она абсолютно бесполезна (именно по этой причине на ебее они продаются сильно дешевле своей List Price). Для Solarflare или Mellanox базовые драйвера уже есть в ядре линукса (а к некоторым картам присутствуют и в стандартной поставке винды), а вот для Endace нам внезапно помогут итальянские хакеры, а точнее не они сами, а факт того, что они обделались в далёком 2015-м году и устроили незапланированный распределённый бэкап своих репозиториев, в одном из которых можно найти полный комплект нужного нам софта (правда, под очень древний линукс, ну штош. ). Да, пришлось покопаться в софтовых окаменелостях, зато используемая карта даёт погрешность всего‑лишь +-7.5ns, а мелланокс вообще интервалы меньше 200ns не видит.

собираем несложную конструкцию

Если месиво проводов на картинке выше не очень понятно, то вот схема

Дальше мы просто отправляем одинокий пинг, а в это время записываем трафик через ~~tcpdump~~ dagsnap. После того, как проделаем эту операцию несколько раз с кабелями разной длины, составим итоговую таблицу, скорость посчитаем с учётом того, что внутри сплиттера есть 30–50 см «лишнего» кабеля, а точность измерения времени ±7.5нс:

Скорость света в стекле с показателем преломление п = l,5, примерно равна

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.

решение вопроса

ЗАМЕДЛЕННЫЙ СВЕТ

Весной прошлого года научные и научно-популярные журналы мира сообщили сенсационную новость. Американские физики провели уникальный эксперимент: они сумели понизить скорость света до 17 метров в секунду.

Все знают, что свет распространяется с огромной скоростью — почти 300 тысяч километров в секунду. Точное значение ее величины в вакууме = 299792458 м/с — фундаментальная физическая константа. Согласно теории относительности, это максимально возможная скорость передачи сигнала.

В любой прозрачной среде свет распространяется медленнее. Его скорость v зависит от показателя преломления среды n: v = с/n . Показатель преломления воздуха — 1,0003, воды — 1,33, различных сортов стекла — от 1,5 до 1,8. Одно из самых больших значений показателя преломления имеет алмаз — 2,42. Таким образом, скорость света в обычных веществах уменьшится не более чем в 2,5 раза.

В начале 1999 года группа физиков из Роуландовского института научных исследований при Гарвардском университете (штат Массачусетс, США) и из Стэнфордского университета (штат Калифорния) исследовала макроскопический квантовый эффект — так называемую самоиндуцированную прозрачность, пропуская лазерные импульсы через непрозрачную в обычных условиях среду. Этой средой были атомы натрия, находящиеся в особом состоянии, называемом бозе-эйнштейновским конденсатом. При облучении лазерным импульсом он приобретает оптические свойства, которые уменьшают групповую скорость импульса в 20 миллионов раз по сравнению со скоростью в вакууме. Экспериментаторам удалось довести скорость света до 17 м/с!

Прежде чем описывать сущность этого уникального эксперимента, напомним смысл некоторых физических понятий.

Групповая скорость. При распространении света в среде различают две скорости — фазовую и групповую. Фазовая скорость v_ф характеризует перемещение фазы идеальной монохроматической волны — бесконечной синусоиды строго одной частоты и определяет направление распространения света. Фазовой скорости в среде соответствует фазовый показатель преломления — тот самый, значения которого измеряются для различных веществ. Фазовый показатель преломления, а следовательно, и фазовая скорость зависят от длины волны. Эта зависимость называется дисперсией; она приводит, в частности, к разложению белого света, проходящего через призму, в спектр.

Но реальная световая волна состоит из набора волн различных частот, группирующихся в некотором спектральном интервале. Такой набор называют группой волн, волновым пакетом или световым импульсом. Эти волны распространяются в среде с различными фазовыми скоростями из-за дисперсии. При этом импульс растягивается, а его форма меняется. Поэтому для описания движения импульса, группы волн как целого, вводят понятие групповой скорости. Оно имеет смысл только в случае узкого спектра и в среде со слабой дисперсией, когда различие фазовых скоростей отдельных составляющих невелико. Для лучшего уяснения ситуации можно привести наглядную аналогию.

Представим себе, что на линии старта выстроились семь спортсменов, одетых в разноцветные майки по цветам спектра: красную, оранжевую, желтую и т. д. По сигналу стартового пистолета они одновременно начинают бег, но «красный» спортсмен бежит быстрее, чем «оранжевый», «оранжевый» — быстрее, чем «желтый», и т. д., так что они растягиваются в цепочку, длина которой непрерывно увеличивается. А теперь представим, что мы смотрим на них сверху с такой высоты, что отдельных бегунов не различаем, а видим просто пестрое пятно. Можно ли говорить о скорости движения этого пятна как целого? Можно, но только в том случае, если оно не очень расплывается, когда разница в скоростях разноцветных бегунов невелика. В противном случае пятно может растянуться на всю длину трассы, и вопрос о его скорости потеряет смысл. Это соответствует сильной дисперсии — большому разбросу скоростей. Если бегунов одеть в майки почти одного цвета, различающиеся лишь оттенками (скажем, от темно-красного до светло-красного), это станет соответствовать случаю узкого спектра. Тогда и скорости бегунов будут различаться ненамного, группа при движении останется достаточно компактной и может быть охарактеризована вполне определенной величиной скорости, которая и называется групповой.

Статистика Бозе-Эйнштейна. Это один из видов так называемой квантовой статистики — теории, описывающей состояние систем, содержащих очень большое число частиц, подчиняющихся законам квантовой механики.

Все частицы — как заключенные в атоме, так и свободные — делятся на два класса. Для одного из них справедлив принцип запрета Паули, в соответствии с которым на каждом энергетическом уровне не может находиться более одной частицы. Частицы этого класса называются фермионами (это электроны, протоны и нейтроны; в этот же класс входят частицы, состоящие из нечетного числа фермионов), а закон их распределения называется статистикой Ферми-Дирака. Частицы другого класса называются бозонами и не подчиняются принципу Паули: на одном энергетическом уровне может скапливаться неограниченное число бозонов. В этом случае говорят о статистике Бозе-Эйнштейна. К бозонам относятся фотоны, некоторые короткоживущие элементарные частицы (например, пи-мезоны), а также атомы, состоящие из четного числа фермионов. При очень низких температурах бозоны собираются на самом низком — основном — энергетическом уровне; тогда говорят, что происходит бозе-эйнштейновская конденсация. Атомы конденсата теряют свои индивидуальные свойства, и несколько миллионов их начинают вести себя как одно целое, их волновые функции сливаются, а поведение описывается одним уравнением. Это дает возможность говорить, что атомы конденсата стали когерентными, подобно фотонам в лазерном излучении. Исследователи из американского Национального института стандартов и технологий использовали это свойство конденсата Бозе-Эйнштейна для создания «атомного лазера» (см. «Наука и жизнь» № 10, 1997 г.).

Самоиндуцированная прозрачность. Это один из эффектов нелинейной оптики — оптики мощных световых полей. Он заключается в том, что очень короткий и мощный световой импульс проходит без ослабления через среду, которая поглощает непрерывное излучение или длинные импульсы: непрозрачная среда становится для него прозрачной. Самоиндуцированая прозрачность наблюдается в разреженных газах при длительности импульса порядка 10 -7 — 10 -8 с и в конденсированных средах — менее 10 -11 c. При этом возникает запаздывание импульса — его групповая скорость сильно уменьшается. Впервые этот эффект был продемонстрирован Мак-Коллом и Ханом в 1967 году на рубине при температуре 4 К. В 1970 году в парах рубидия были получены задержки, соответствующие скоростям импульса, на три порядка (в 1000 раз) меньшим скорости света в вакууме.

Обратимся теперь к уникальному эксперименту 1999 года. Его осуществили Лен Вестергард Хэу, Захари Даттон, Сайрус Берузи (Роуландовский институт) и Стив Харрис (Стэнфордский университет). Они охладили плотное, удерживаемое магнитным полем облако атомов натрия до перехода их в основное состояние — на уровень с наименьшей энергией. При этом выделяли только те атомы, у которых магнитный дипольный момент был направлен противоположно направлению магнитного поля. Затем исследователи охладили облако до температуры менее 435 нК (нанокельвинов, т.е. 0,000000435 К, почти до абсолютного нуля).

После этого конденсат осветили «связующим пучком» линейно поляризованного лазерного света с частотой, соответствующей энергии его слабого возбуждения. Атомы перешли на более высокий энергетический уровень и перестали поглощать свет. В результате конденсат стал прозрачным для идущего следом лазерного излучения. И вот здесь появились очень странные и необычные эффекты. Измерения показали, что при определенных условиях импульс, проходящий через бозе-эйнштейновский конденсат, испытывает задержку, соответствующую замедлению света более чем на семь порядков — в 20 миллионов раз. Скорость светового импульса замедлилась до 17 м/с, а его длина уменьшилась в несколько раз — до 43 микрометров.

Исследователи считают, что, избежав лазерного нагрева конденсата, им удастся еще сильнее замедлить свет — возможно, до скорости нескольких сантиметров в секунду.

Система с такими необычными характеристиками позволит исследовать квантово-оптические свойства вещества, а также создавать различные устройства для квантовых компьютеров будущего, скажем, однофотонные переключатели.

Читайте в любое время

Детальное описание иллюстрации

Если скорость волны не зависит от ее частоты, импульс распространяется без искажения и с постоянной скоростью (а). В противном случае форма импульса при распространении меняется (б). При этом простое понятие скорости импульса приходится заменять рядом других — скорости фронта, распространения сигнала, передачи энергии и т.д. Если в среде проходит гармоническая волна (например, когерентное лазерное излучение), сохраняется смысл перемещения фазы (горба или впадины) волны. Эта скорость v называется фазовой (в). Если в течение какого-то интервала времени форма импульса сохраняется, можно говорить о перемещении огибающей этой группы волн — групповой скорости u. Внутри огибающей волна движется с некоторой средней скоростью v. В зависимости от свойств среды групповая скорость может быть и больше фазовой, и меньше нее, она может быть равна нулю и даже иметь отрицательный знак: импульс «растягивается» в сторону, противоположную движению волны.