Pertanyaan: Apakah rumus kelajuan cahaya?

Pasase relevan:
text: Kelajuan cahaya yang merambat melalui bahan-bahan transparan seperti gelas ataupun udara lebih lambat dari . Rasio antara dengan kelajuan (kelajuan rambat cahaya dalam suatu materi) disebut sebagai indeks bias material tersebut (). Sebagai contohnya, indeks refraksi gelas umumnya berkisar sekitar 1,5, berarti bahwa cahaya dalam gelas bergerak pada kelajuan ; indeks refraksi udara untuk cahaya tampak adalah sekitar 1,0003, sehingga kelajuan cahaya dalam udara adalah sekitar (sekitar lebih lambat daripada ).
title: Laju cahaya

text: Laju cahaya (kelajuan cahaya dalam ruang vakum; "kecepatan cahaya"), disimbolkan dengan , adalah sebuah konstanta fisika universal yang penting dalam banyak bidang fisika. Nilai presisinya adalah (kira-kira ), karena panjang meter didefinisikan berdasarkan konstanta ini dan standar internasional waktu. Kelajuan ini merupakan kelajuan maksimum yang dapat dilajui oleh segala bentuk energi, materi, dan informasi dalam alam semesta. Kelajuan ini merupakan kelajuan segala partikel tak bermassa dan medan fisika, termasuk radiasi elektromagnetik dalam vakum. Kelajuan ini pula menurut teori modern adalah kelajuan gravitasi (kelajuan dari gelombang gravitasi). Partikel-partikel maupun gelombang-gelombang ini bergerak pada kelajuan tanpa tergantung pada sumber gerak maupun kerangka acuan inersial pengamat. Dalam teori relativitas, saling berkaitan dengan ruang waktu. Konstanta ini muncul pula pada persamaan fisika kesetaraan massa-energi .
title: Laju cahaya

Pasase lain:
text: Menurut relativitas khusus, energi dari suatu objek dengan massa diam "m" dan kelajuan "v" diberikan oleh , di mana "γ" adalah faktor Lorentz didefinisikan di atas. Ketika "v" adalah nol, "γ" sama dengan satu, sehingga menimbulkan rumus terkenal untuk kesetaraan massa-energi. Faktor "γ" mendekati tak terhingga sebagai "v" mendekati "c", dan itu akan mengambil jumlah tak terbatas energi untuk mempercepat objek dengan massa untuk laju cahaya. Laju cahaya adalah batas atas untuk kelajuan benda dengan massa diam positif, dan foton individu tidak dapat melakukan perjalanan lebih cepat dari laju cahaya. Ini secara eksperimental dibuktikan di banyak uji energi relativistik dan momentum.
Lebih umum, biasanya tidak mungkin untuk informasi atau energi untuk melakukan perjalanan lebih cepat dari c. Salah satu argumen untuk ini mengikuti dari implikasi kontra-intuitif relativitas khusus yang dikenal sebagai relativitas simultanitas. Jika jarak spasial antara dua peristiwa A dan B lebih besar dari interval waktu antara mereka dikalikan dengan c maka ada kerangka acuan di mana A mendahului B, yang lain di mana B mendahului A, dan yang lain di mana mereka simultan. Akibatnya, jika sesuatu bepergian lebih cepat dari "c" relatif terhadap sebuah kerangka acuan inersial, itu akan menjadi perjalanan mundur dalam waktu relatif terhadap bingkai lain, dan kausalitas akan dilanggar. Dalam kerangka acuan ini, sebuah "akibat" bisa diamati sebelum "penyebab"-nya. Pelanggaran kausalitas seperti itu tidak pernah direkam, dan akan menyebabkan paradoks seperti antitelepon takion.
title: Laju cahaya

text: Pada awal abad ke-17, Johannes Kepler percaya bahwa laju cahaya adalah terbatas, karena ruang kosong tidak memberikan halangan pada cahaya. René Descartes berpendapat bahwa jika laju cahaya terbatas, Matahari, Bumi, dan Bulan akan keluar dari kesejajaran saat gerhana bulan. Karena salah penjajaran tersebut belum diamati, Descartes menyimpulkan laju cahaya adalah terbatas. Descartes berspekulasi bahwa jika laju cahaya terbatas, seluruh sistem filsafatnya mungkin hancur. Dalam derivasi Descartes dari hukum Snell, dia berasumsi bahwa meskipun laju cahaya adalah sesaat, semakin padat medium, semakin cepat laju cahaya. Pierre de Fermat menurunkan hukum Snell menggunakan asumsi yang berlawanan, semakin padat medium semakin lambat cahaya bergerak. Fermat juga berpendapat dalam mendukung kecepatan terbatas cahaya.
title: Laju cahaya

text: Empedocles (c. 490-430 SM) adalah orang pertama yang mengusulkan teori cahaya dan mengklaim bahwa cahaya memiliki laju yang terbatas. Ia mempertahankan bahwa cahaya adalah sesuatu yang bergerak, dan karena itu memerlukan waktu untuk perjalanan. Aristoteles berpendapat, sebaliknya, bahwa "cahaya adalah karena kehadiran sesuatu, tetapi bukan gerakan". Euklides dan Ptolemaeus memajukan teori emisi penglihatan Empedocles, di mana cahaya dipancarkan dari mata, sehingga memungkinkan melihat. Berdasarkan teori itu, Heron dari Alexandria berpendapat bahwa laju cahaya harus tak hingga karena objek yang jauh seperti bintang muncul segera setelah membuka mata. Filsuf awal Islam awalnya setuju dengan pandangan Aristoteles bahwa cahaya tidak memiliki laju perjalanan. Pada tahun 1021, Alhazen (Ibnu Haitham) menerbitkan "Kitab Optik", di mana ia menyajikan serangkaian argumen yang menolak teori emisi penglihatan yang mendukung teori intromisi yang sekarang diterima, di mana cahaya bergerak dari objek ke mata. Hal ini menyebabkan Alhazen untuk mengusulkan bahwa cahaya harus memiliki laju yang terbatas, dan bahwa laju cahaya adalah variabel, menurun dalam benda yang lebih padat. Ia berpendapat bahwa cahaya adalah materi substansial, perambatannya membutuhkan waktu, bahkan jika ini tersembunyi dari indra kita. Juga pada abad ke-11, al-Biruni sepakat bahwa cahaya memiliki kecepatan yang terbatas, dan mengamati bahwa laju cahaya jauh lebih cepat dari kelajuan suara.
title: Laju cahaya

text: Gerak superluminal terlihat di objek astronomi tertentu, seperti jet relativistik galaksi radio dan kuasar. Namun, jet ini tidak bergerak dengan kelajuan lebih dari laju cahaya: gerakan superluminal yang tampak adalah efek proyeksi yang disebabkan oleh benda yang bergerak mendekati laju cahaya dan mendekati Bumi pada sudut kecil dengan garis pandang: karena cahaya yang dipancarkan ketika jet itu lebih jauh membutuhkan waktu lebih lama untuk mencapai Bumi, waktu antara dua pengamatan berturut-turut sesuai dengan waktu yang lebih lama antara instan di mana sinar cahaya dipancarkan.
title: Laju cahaya

text: Dalam sebuah medium, cahaya biasanya tidak bergerak pada laju yang sama dengan "c"; berbagai jenis gelombang cahaya akan melakukan perjalanan pada kelajuan yang berbeda. Kelajuan di mana puncak-puncak individu dan palung dari gelombang bidang (gelombang mengisi seluruh ruang, dengan hanya satu frekuensi) merambat disebut kecepatan fase "v". Sinyal fisik dengan batas terbatas (pulsa cahaya) bergerak pada kelajuan yang berbeda. Bagian terbesar dari pulsa berjalan pada kecepatan kelompok "v", dan bagian paling awal berjalan di kecepatan depan "v".
Kecepatan fase penting dalam menentukan bagaimana gelombang cahaya bergerak melalui materi atau dari satu material yang lain. Hal ini sering diwakili dalam hal "indeks bias". Indeks bias material didefinisikan sebagai rasio "c" ke kecepatan fase "v" dalam materi: indeks bias lebih besar menunjukkan kelajuan yang lebih rendah. Indeks bias material mungkin tergantung pada frekuensi, intensitas, polarisasi, atau arah perambatan cahaya; meskipun, dalam banyak kasus, itu dapat diperlakukan sebagai konstanta bergantung-bahan. Indeks bias udara adalah sekitar 1,0003. Media yang lebih padat, seperti air, kaca, dan intan, memiliki indeks bias sekitar 1,3, 1,5 dan 2,4, secara berurutan, untuk cahaya tampak. Dalam bahan eksotis seperti kondensat Bose-Einstein dekat nol mutlak, laju efektif cahaya mungkin hanya beberapa meter per detik. Namun, ini merupakan penundaan penyerapan dan re-radiasi antara atom, seperti semua kelajuan lebih lambat dari "c" dalam zat materi. Sebagai contoh ekstrem dari "perlambatan" cahaya dalam materi, dua tim independen dari fisikawan mengaku menjadikan cahaya 
"berhenti sepenuhnya" dengan melewatkannya melalui kondensat Bose-Einstein dari unsur rubidium, satu tim di Universitas Harvard dan Rowland Institute for Science di Cambridge, Mass., dan yang lainnya di Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, juga di Cambridge. Namun, deskripsi populer cahaya "berhenti" dalam percobaan ini hanya mengacu pada cahaya yang disimpan dalam keadaan tereksitasi dari atom, kemudian kembali dipancarkan pada waktu kemudian, karena dirangsang oleh pulsa laser kedua. Selama "berhenti," hal itu tidak lagi menjadi cahaya. Jenis perilaku ini umumnya benar secara mikroskopis di semua media transparan yang "memperlambat" laju cahaya.
title: Laju cahaya

text: Pada tahun 1629, Isaac Beeckman mengusulkan sebuah percobaan di mana seseorang mengamati kilatan meriam terpantul dari cermin sekitar satu mil (1,6 km) jauhnya. Pada tahun 1638, Galileo Galilei mengusulkan eksperimen, dengan klaim yang jelas telah melakukan itu beberapa tahun sebelumnya, untuk mengukur laju cahaya dengan mengamati penundaan antara membuka lentera dan persepsi di tempat yang agak jauh. Ia tidak dapat membedakan apakah perjalanan cahaya seketika atau tidak, tetapi menyimpulkan bahwa jika tidak, itu harus tetap menjadi luar biasa cepat. Pada 1667, Accademia del Cimento dari Florence melaporkan bahwa mereka telah melakukan percobaan Galileo, dengan lentera berjarak sekitar satu mil, tetapi tidak ada penundaan yang diamati. Penundaan yang sebenarnya dalam percobaan ini akan menjadi sekitar 11 mikrodetik.
Perkiraan kuantitatif pertama dari laju cahaya dibuat pada 1676 oleh Rømer (lihat Determinasi Rømer dari laju cahaya). Dari pengamatan bahwa periode bulan terdalam Yupiter Io tampak lebih pendek ketika Bumi mendekati Yupiter daripada ketika menjauhi dari itu, ia menyimpulkan bahwa cahaya berjalan pada laju yang terbatas, dan memperkirakan bahwa cahaya membutuhkan 22 menit untuk menyeberangi diameter orbit bumi. Christiaan Huygens mengkombinasikan perkiraan ini dengan perkiraan untuk diameter orbit bumi untuk mendapatkan perkiraan laju cahaya , 26% lebih rendah dari nilai yang sebenarnya.
title: Laju cahaya

text: Jika sinar laser menyapu cepat di sebuah objek yang jauh, tempat cahaya dapat bergerak lebih cepat dari "c", meskipun gerakan awal tempat tertunda karena waktu yang dibutuhkan cahaya untuk sampai ke objek yang jauh dengan kelajuan"c". Namun, satu-satunya entitas fisik yang bergerak adalah laser dan cahaya yang dipancarkan, yang pada kelajuan "c" dari laser ke berbagai posisi dari tempat. Demikian pula, bayangan diproyeksikan ke sebuah objek yang jauh dapat dibuat untuk bergerak lebih cepat dari "c", setelah penundaan dalam waktu. Dalam hal yang manapun tidak ada materi, energi, atau informasi yang bergerak lebih cepat dari cahaya.
title: Laju cahaya

text: Pada abad ke-19 Hippolyte Fizeau mengembangkan metode untuk menentukan laju cahaya berdasarkan pengukuran waktu terbang di Bumi dan melaporkan nilai . Metodenya diperbaiki oleh Léon Foucault yang memperoleh nilai pada tahun 1862. Pada tahun 1856, Wilhelm Eduard Weber dan Rudolf Kohlrausch mengukur rasio unit elektromagnetik dan elektrostatik dari muatan, 1/√"ε""μ", dengan melepaskan muatan dari tabung Leyden, dan menemukan bahwa nilai numeriknya sangat dekat dengan laju cahaya yang diukur langsung oleh Fizeau. Tahun berikutnya Gustav Kirchhoff menghitung bahwa sinyal listrik dalam kawat tanpa hambatan berjalan sepanjang kawat pada kelajuan ini. Pada tahun 1860-an awal, Maxwell menunjukkan bahwa, menurut teori elektromagnetisme yang dia kerjakan, gelombang elektromagnetik merambat di ruang kosong pada kelajuan yang sama dengan rasio Weber/Kohrausch di atas, dan menarik perhatian terhadap kedekatan numerik dari nilai ini dengan laju cahaya yang diukur oleh Fizeau, ia mengusulkan bahwa cahaya sebenarnya merupakan gelombang elektromagnetik.
title: Laju cahaya