빛의 속도를 측정한 피조의 실험

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오늘날 우리는 빛의 속도가 초속 약 30만 ㎞(정확하게는 299,792.458㎞)라는 것을 알고 있다. 17세기 이탈리아의 천문학자 갈릴레오는 등불로 빛의 속도를 측정해보려는 실험을 했다. 밤에 두 사람이 1㎞ 떨어진 곳에서 서로 바라보며, 들고 있는 등불의 문이 열리는 것을 보는 순간 상대도 등불의 문을 여는 방법으로 측정하려 했다. 그러나 이 방법으로는 빛이 워낙 빨라 측정이 불가능했다.

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이후 덴마크의 천문학자 올러 뢰머(Ole Christenen Romer, 1644 ~ 1710)는 1676년에, 목성의 주변을 도는 위성이 목성 뒤로 가렸다가 다시 나타나기까지의 시간을 측정하는 여러 가지 방법으로, 빛의 속도가 약 20만 ㎞라고 추정했다. 그러나 이 측정도 큰 오차를 가지고 있다.

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프랑스의 물리학자인 아르망 이폴리트 루이 피조(Armand Hippolyte Louis Fizeau, 1819 ~ 1896)는 1849년에 처음으로 빛의 속도를 매우 정확하게 측정하는데 성공했다. 피조는 약 8.87㎞ 떨어진 곳에 각각 반사거울을 설치하고, 720개의 톱니를 가진 톱니바퀴 사이로 빛을 보내어, 그 빛이 반대쪽 거울에 반사되어 톱니 사이로 다시 들어올 수 있도록 장치했다. 톱니바퀴를 천천히 돌리자, 톱니 사이로 나간 빛은 반대쪽 거울에 반사되어 그 톱니 틈새로 그대로 왔다. 그러나 톱니바퀴를 초속 25회전으로 빨리 돌리자, 톱니바퀴 사이로 나간 빛은 다음 톱니 사이로 들어왔다. 피조는 이러한 결과를 아래와 같이 수학적으로 계산하여, 빛의 속도는 초속 약 313,000㎞라고 추정했다.

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약 8.87㎞ × 2(왕복) × 25회전 × 720

 

 

빛의 속도를 가장 먼저 측정한 피조는 1850년에 전류가 흐르는 속도를 측정하기도 했다.

 

 

또한 1862년에는 푸코 진자를 발명한 프랑스의 물리학자 레옹 푸코(Jean Bernard Leon Foucault, 1819 ~ 1868)도 피조와 비슷한 방법으로 톱니바퀴를 사용하여, 빛의 속도를 초속 약 298,000㎞라고 추정했다.

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1887년에는 미국의 물리학자 앨버트 마이컬슨(Albert Michelson, 1852 ~ 1931)과 에드워드 몰리(Edward Morley, 1838 ~ 1923) 두 사람이 공동으로 빛의 속도를 보다 정확하게 측정하여, 299,796㎞라고 발표했다.

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오늘날에는 달 표면까지 레이저를 쏘아 반사되어 오는 시간을 측정하는 등의 방법으로 빛의 속도를 보다 정밀하게 측정하여, 초속 299,792,485m라고 정의하고 있다. 오늘날 ‘1m라는 길이는 빛이 299,792,485분의 1초 동안에 가는 거리’라고 정하고 있다.

 

 

 

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