Bii o ṣe le ṣe iṣiro Iyara Imọlẹ: Awọn ọna ati Itan ninu Ikẹkọ ti Fisiksi
Iyara ina jẹ ọkan ninu awọn ipilẹ awọn iduroṣinṣin ninu fisiksi, pẹlu iye to to 299.792.458 mita fun iṣẹju-aaya kan ninu aafo kan. Lílóye iyara ina ti ṣi awọn aaye tuntun silẹ ninu imọ-jinlẹ, iyipada apẹẹrẹ ninu oye wa nipa agbaye, ati awọn imọ-ẹrọ ode oni ti a gbadun loni, gẹgẹbi GPS ati awọn ibaraẹnisọrọ satẹlaiti. Nkan yii yoo jiroro lori bi a ṣe le ṣe iṣiro iyara ina, ati itan ati awọn ọna ti a lo ni awọn ọrundun lati ṣaṣeyọri rẹ.
Ìtàn Ìwọ̀n Ìyára Ìmọ́lẹ̀
Àwọn Èrò Àkọ́kọ́
Àwọn èrò nípa ìmọ́lẹ̀ ti wà láti ìgbà àtijọ́. Fún àpẹẹrẹ, Aristotle jiyàn pé ìmọ́lẹ̀ ń rìn ní iyàrá tí kò lópin. Síbẹ̀síbẹ̀, èrò yìí bẹ̀rẹ̀ sí í di èyí tí a kò lè dá lẹ́bi ní ọ̀rúndún kẹtàdínlógún. Ole Rømer, onímọ̀ ìjìnlẹ̀ nípa sánmọ̀ ará Denmark, ni ẹni àkọ́kọ́ tó ṣe àwọn ìwọ̀n tó fi hàn pé ìmọ́lẹ̀ ní iyàrá tí ó ní òpin.
Ole Rømer àti Ìyípo Io (1676)
Rømer lo àwọn àkíyèsí ìparẹ́ òṣùpá Júpítà Io. Ó kíyèsí pé ààlà láàrín ìparẹ́ òṣùpá yàtọ̀ síra gẹ́gẹ́ bí ipò ayé ṣe wà ní àyíká rẹ̀. Bí ayé ṣe ń sún mọ́ Júpítà, àwọn ààlà láàrín ìparẹ́ òṣùpá máa ń kúrú sí i, àti ní ọ̀nà mìíràn, bí ayé ṣe ń kúrò lọ́dọ̀ Júpítà, àwọn ààlà láàrín náà máa ń gùn sí i. Láti inú àwọn àkíyèsí wọ̀nyí, Rømer parí èrò sí pé ìmọ́lẹ̀ máa ń gba àkókò púpọ̀ láti dé ilẹ̀ ayé nígbà tí ó bá jìnnà sí i. Ọ̀nà yìí fúnni ní ìwọ̀n ìtóbi iyàrá ìmọ́lẹ̀ ní nǹkan bí 220.000.000 mítà fún ìṣẹ́jú-àáyá kan, èyí tí, bó tilẹ̀ jẹ́ pé ó yàtọ̀ sí iye tí a mọ̀ lónìí, ó jẹ́ ìgbésẹ̀ àkọ́kọ́ pàtàkì.
Fizeau àti Ọ̀nà Tí A Fi Ń Yí Àwọn Dígí (1849)
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìwọ̀n iyàrá ìmọ́lẹ̀ tó wọ́pọ̀ jùlọ àti tó péye ni Fizeau ṣe. Fizeau dá àyẹ̀wò kan tó ní í ṣe pẹ̀lú dígí tó ń yípo àti ìmọ́lẹ̀ tó ń tàn jáde. Ó tú ìmọ́lẹ̀ kan jáde tó ń kọjá nípasẹ̀ kẹ̀kẹ́ tó ń yípo, èyí tó ń tàn jáde láti inú dígí ní ìjìnnà kan. Nígbà tí kẹ̀kẹ́ náà bá yípo ní iyàrá tó ga tó, ìmọ́lẹ̀ tó ń tàn jáde yóò kọjá oríṣiríṣi ihò nínú kẹ̀kẹ́ tó ń yípo nígbà tó ń padà bọ̀. Láti inú àtúnṣe yìí, Fizeau lè ṣírò iyàrá ìmọ́lẹ̀, èyí tó fẹ́rẹ̀ẹ́ tó 313.000.000 mítà fún ìṣẹ́jú-àáyá kan.
Michelson àti Interferometer (1879-1930s)
Albert A. Michelson mu ọ̀nà Fizeau sunwọn síi, ó sì ṣe àwọn ìwọ̀n tó péye gan-an nípa lílo ẹ̀rọ interferometer. Michelson gba ìmọ́lẹ̀ kan kọjá nípasẹ̀ àwọn lẹ́ńsì àti dígí tí ó ń gbé e sókè àti síwájú kí ó tó padà sí orísun rẹ̀. Nípa wíwọ̀n àkókò tí ìmọ́lẹ̀ náà gbà láti ṣe ìrìn àjò yìí, Michelson lè ṣe àyẹ̀wò tó péye jù nípa iyàrá ìmọ́lẹ̀ náà. Ìdánwò yìí mú kí iye rẹ̀ tó nǹkan bí 299.796.000 mítà fún ìṣẹ́jú-àáyá kan.
Àwọn Ọ̀nà Òde Òní fún Ṣíṣe Ìyàrá Ìmọ́lẹ̀
Wiwọn Lilo Lesa
Àwọn ìlọsíwájú nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ lésà ti mú kí ìwọ̀n iyàrá ìmọ́lẹ̀ tí a kò lè rí tẹ́lẹ̀ pọ̀ sí i. Àwọn lésà ń mú ìmọ́lẹ̀ tí ó dúró ṣinṣin jáde, èyí sì ń jẹ́ kí a lè ṣe àwọn àyẹ̀wò tó kún rẹ́rẹ́. Ọ̀nà kan ni láti lo lésà láti fi àmì ránṣẹ́ nípasẹ̀ okùn optical kan tí a nà sórí ìjìnnà tí a lè wọ̀n. Àkókò tí àmì lésà náà gbà láti rìn gba inú okùn náà ni a ń lò láti ṣírò iyàrá ìmọ́lẹ̀.
Akoko Ofurufu (ToF)
Àwọn ọ̀nà ìgbà-flight (ToF) ni a sábà máa ń lò nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ lidar (Ìwádìí àti Ìpele Ìmọ́lẹ̀) àti àwọn sensọ ìjìnlẹ̀. Àwọn ètò wọ̀nyí máa ń tú ìlù ìmọ́lẹ̀ jáde, wọ́n sì máa ń wọn àkókò tí ó gbà kí ó tó padà láti ibi tí a fojú sí. Nípa lílo àwọn ìlànà ìpìlẹ̀ ti àkókò ìrìn àjò àti ìjìnnà, a lè ṣírò iyàrá ìmọ́lẹ̀ pẹ̀lú ìṣedéédé gíga.
Resonator Optical
Ṣíṣírò iyára ìmọ́lẹ̀ náà tún lè ṣeé ṣe nípa lílo ohun èlò ìró ohùn. Ètò ìró ohùn yìí ń lo ìdènà ojú tí ó ń ṣẹlẹ̀ lórí ìjìnnà pàtó kan. Nípa ṣíṣírò iyára ìró ohùn ti ètò náà àti ìwọ̀n ìgbì ìmọ́lẹ̀ nínú ohun èlò kan, a lè ṣírò iyára ìmọ́lẹ̀.
Ipa ati Imuse
Ìbátan àti Ìmọ̀ nípa Einstein
Òye jíjinlẹ̀ nípa iyára ìmọ́lẹ̀ ti ní ipa tó jinlẹ̀ lórí ìmọ̀-ẹ̀rọ-ìjìnlẹ̀, pàápàá jùlọ ẹ̀kọ́ ìbáramu ti Einstein. Ìmọ̀-ẹ̀rọ Ìbáramu Pàtàkì, tí a tẹ̀ jáde ní ọdún 1905, sọ pé iyára ìmọ́lẹ̀ ni ààlà iyára tó ga jùlọ ní àgbáyé. Èyí máa ń yọrí sí àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ bíi fífẹ̀ àkókò àti ìfàgùn gígùn bí iyára ìmọ́lẹ̀ ṣe ń súnmọ́lé.
Ìmọ̀-ẹ̀rọ GPS
Ètò Ìgbékalẹ̀ Àgbáyé (GPS) ń lo iyàrá ìmọ́lẹ̀ láti pinnu ipò pàtó lórí ilẹ̀ ayé. Àwọn satẹ́láìtì GPS ń gbé àwọn àmì tí àwọn olùgbàlejò gbà lórí ilẹ̀ ayé, nípa lílo àkókò tí àmì náà gbà láti rìn gẹ́gẹ́ bí ìpìlẹ̀ fún ṣíṣírò ìjìnnà.
Ibaraẹnisọrọ ati Intanẹẹti
Àwọn okùn opitika tí a lò nínú àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì ìbánisọ̀rọ̀ òde òní ń gbé àwọn àmì jáde nípa lílo ìlànà iyàrá ìmọ́lẹ̀. A lè gbé ìwífún ní iyàrá tí ó súnmọ́ iye c tí ó dúró ṣinṣin, èyí tí ó ń fúnni ní agbára ìgbésẹ̀ data kíákíá àti tí ó ṣeé gbẹ́kẹ̀lé.
Ipari
Ṣíṣírò iyára ìmọ́lẹ̀ jẹ́ ọ̀kan lára àwọn àṣeyọrí tó ga jùlọ nínú ìtàn sáyẹ́ǹsì. Láti ìgbà tí Rømer ti ṣe àwọn àyẹ̀wò àkọ́kọ́ rẹ̀ sí ìmọ̀ ẹ̀rọ laser àti optical resonator òde òní, ìmọ̀ nípa iyára ìmọ́lẹ̀ ti yípadà, ó sì ní ipa tó jinlẹ̀ lórí ọ̀pọ̀lọpọ̀ apá ìgbésí ayé àti ìmọ̀ ẹ̀rọ. Iyára rẹ̀ tí ó dúró ṣinṣin ń pèsè ìpìlẹ̀ kìí ṣe fún ìmọ̀ nípa ti ara òde òní nìkan, ṣùgbọ́n fún àwọn ohun èlò tó wúlò tí ó ń ṣe àgbékalẹ̀ ayé oní-nọ́ńbà òde òní. Lílóye bí a ṣe ń ṣírò iyára ìmọ́lẹ̀ kìí ṣe pé ó ń ràn wá lọ́wọ́ láti lóye àgbáyé nìkan, ó tún ń mú kí àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ tó ń mú kí ayé wa so pọ̀ sí i pọ̀ sí i.
