Pertanyaan: Berapa kecepatan cahaya ?

Pasase relevan:
text: Menurut teori relativitas khusus Einstein, seiring dengan bertambahnya kecepatan elektron mendekati kecepatan cahaya, massa relativitas elektron akan meningkat menurut pemantau, sehingga membuatnya semakin sulit mempercepat diri dari kerangka acuan pemantau. Kecepatan elektron dapat mendekati, tetapi tidak dapat mencapai, kecepatan cahaya dalam vakum senilai "c". Namun, ketika elektron yang bergerak mendekati kecepatan cahaya "c" dimasukkan ke dalam media dielektrik seperti air, kecepatan cahaya lokal secara signifikan kurang dari "c", sehingganya elektron bergerak melebihi kecepatan cahaya dalam medium tersebut. Ketika elektron berinteraksi dengan medium tersebut, interaksi ini akan menghasilkan pendaran cahaya yang dinamakan radiasi Cherenkov.
Efek relativitas khusus ini didasarkan pada faktor Lorentz, didefinisikan sebagai formula_1 dengan "v" adalah kecepatan partikel. Energi kinetik "K" sebuah elektron yang bergerak dengan kecepatan "v" adalah:
dengan "m" adalah massa elektron. Sebagai contohnya, pemercepat linear Stanford dapat mempercepat elektron mencapai 51 GeV. Angka memiliki nilai "γ" sebesar hampir 100.000, karena massa sebuah elektron adalah 0,51 MeV/"c". Momentum relativistik elektron ini 100.000 kali lebih besar daripada momentum yang diprediksikan oleh mekanika klasik untuk sebuah elektron yang bergerak dengan kecepatan yang sama.
title: Elektron

text: Sebuah pulsa dengan kecepatan kelompok dan fase yang berbeda (yang terjadi jika kecepatan fase tidak sama untuk semua frekuensi pulsa) menyebar dari waktu ke waktu, sebuah proses yang dikenal sebagai dispersi. Bahan-bahan tertentu memiliki kecepatan kelompok yang sangat rendah (atau bahkan nol) untuk gelombang cahaya, fenomena yang disebut cahaya lambat, yang telah dikonfirmasi di berbagai eksperimen. Sebaliknya, kecepatan kelompok melebihi "c", juga telah ditunjukkan dalam percobaan. Bahkan mungkin untuk kecepatan kelompok menjadi tak terhingga atau negatif, dengan pulsa bepergian instan atau mundur dalam waktu.
title: Laju cahaya

text: Ole Christensen Rømer menggunakan pengukuran astronomis untuk membuat estimasi kuantitatif pertama dari laju cahaya. Ketika diukur dari Bumi, periode bulan yang mengorbit sebuah planet lebih pendek saat Bumi mendekati planet daripada ketika bumi sedang menjauhinya. Jarak yang ditempuh oleh cahaya dari planet (atau bulannya) ke Bumi lebih pendek saat Bumi berada pada titik di orbitnya yang paling dekat dengan planet dibandingkan saat Bumi berada pada titik terjauh di orbitnya, perbedaan jarak adalah diameter orbit Bumi mengelilingi Matahari. Perubahan yang diamati dalam periode orbit bulan disebabkan oleh perbedaan waktu yang dibutuhkan cahaya untuk melintasi jarak yang lebih pendek atau lebih panjang. Rømer mengamati efek ini untuk bulan terdalam Yupiter Io dan menyimpulkan bahwa cahaya memerlukan 22 menit untuk menyeberangi diameter orbit bumi.
Cara lain adalah dengan menggunakan aberasi cahaya, ditemukan dan dijelaskan oleh James Bradley pada abad ke-18. Efek ini hasil dari penjumlahan vektor dari laju cahaya yang datang dari sumber yang jauh (seperti bintang) dan kecepatan pengamat (lihat diagram di sebelah kanan), sehingga seorang pengamat yang bergerak melihat cahaya yang datang dari arah yang sedikit berbeda dan akibatnya melihat sumber di posisi yang bergeser dari posisi semula. Karena arah kecepatan bumi berubah terus-menerus ketika Bumi mengorbit Matahari, efek ini menyebabkan posisi tampak bintang untuk bergerak. Dari perbedaan sudut dalam posisi bintang (maksimal 20,5 detik busur) adalah mungkin untuk mengekspresikan laju cahaya dalam hal kecepatan Bumi mengelilingi matahari, yang dengan panjang diketahui dari setahun dapat dikonversi ke waktu yang dibutuhkan untuk perjalanan dari Matahari ke Bumi. Pada 1729, Bradley menggunakan metode ini untuk mendapatkan bahwa cahaya melakukan perjalanan 10.210 kali lebih cepat dari Bumi di orbitnya (angka modern 10.066 kali lebih cepat) atau, secara setara, bahwa cahaya membutuhkan 8 menit 12 detik untuk melakukan perjalanan dari Matahari ke Bumi.
title: Laju cahaya

text: Untuk berbagai tujuan praktis, cahaya dan gelombang elektromagnetik lainnya akan tampak untuk menyebar secara seketika, tetapi untuk jarak jauh dan pengukuran yang sangat sensitif, kelajuan terbatasnya memiliki efek yang nyata. Dalam berkomunikasi dengan wahana antariksa yang jauh, dapat dibutuhkan bermenit-menit sampai berjam-jam agar pesan dari Bumi dapat mencapai pesawat ruang angkasa, atau sebaliknya. Cahaya yang dilihat dari bintang meninggalkan bintang tersebut bertahun-tahun yang lalu, yang memungkinkan studi tentang sejarah alam semesta dengan melihat objek yang jauh. Kelajuan terbatas cahaya juga membatasi kecepatan maksimum teoretis komputer, karena informasi harus dikirim dalam komputer dari chip ke chip. Kecepatan cahaya dapat digunakan dengan pengukuran waktu penerbangan untuk mengukur jarak besar dengan presisi tinggi.
title: Laju cahaya

Pasase lain:
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: 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: Kelajuan di mana gelombang cahaya merambat dalam ruang hampa adalah independen baik dari gerakan sumber gelombang dan dari kerangka acuan inersial pengamat. Invariansi dari kecepatan cahaya ini didalilkan oleh Einstein pada tahun 1905, setelah termotivasi oleh teori elektromagnetik Maxwell dan kurangnya bukti untuk "luminiferous aether"; sejak saat itu telah secara konsisten dikonfirmasi oleh banyak percobaan. Hal ini hanya mungkin untuk memverifikasi secara eksperimental bahwa laju cahaya dua arah (misalnya, dari sumber ke cermin dan kembali lagi) adalah independen-kerangka, karena tidak mungkin untuk mengukur laju cahaya satu arah (misalnya, dari sumber ke detektor yang jauh) tanpa beberapa konvensi bagaimana jam pada sumber dan pada detektor harus disinkronkan. Namun, dengan mengadopsi sinkronisasi Einstein untuk jam, kecepatan satu arah cahaya menjadi sama dengan kecepatan dua arah cahaya dengan definisi. Teori relativitas khusus mengeksplorasi konsekuensi dari invariansi "c" dengan asumsi bahwa hukum fisika adalah sama dalam semua kerangka acuan inersial. Salah satu konsekuensi adalah bahwa "c" adalah laju di mana semua partikel tak bermassa dan gelombang, termasuk cahaya, harus berjalan dalam ruang hampa.
Relativitas khusus memiliki banyak implikasi yang berlawanan dengan intuisi dan diverifikasi secara eksperimental. Ini termasuk kesetaraan massa dan energi , kontraksi panjang (benda bergerak menjadi lebih pendek), dan dilatasi waktu (jam bergerak berjalan lebih lambat). Faktor "γ" oleh yang panjang berkontraksi dan waktu berdilatasi dikenal sebagai faktor Lorentz dan diberikan oleh , di mana "v" adalah kelajuan benda. Perbedaan "γ" dari 1 dapat diabaikan untuk kelajuan jauh lebih lambat dari "c", seperti kebanyakan kecepatan sehari-hari—tempat relativitas khusus didekati oleh relativitas Galilea-tetapi meningkat pada kecepatan relativistik dan menyimpang hingga tak terbatas ketika "v" mendekati "c".
title: Laju cahaya

text: Ada situasi di mana mungkin tampak bahwa materi, energi, atau informasi bergerak pada laju lebih besar dari "c", tetapi sebenarnya tidak. Misalnya, seperti yang dibahas dalam bagian perambatan cahaya di sebuah medium di bawah, banyak kecepatan gelombang dapat melebihi "c". Misalnya, kecepatan fase sinar-X melalui sebagian besar kaca secara rutin dapat melebihi "c", tetapi kecepatan fase tidak menentukan kecepatan di mana gelombang menyampaikan informasi.
title: Laju cahaya

text: Di ruang bebas suatu gelombang berjalan pada kecepatan c = meter/detik. Ketika memasuki medium tertentu ("dielectric" atau "nonconducting") gelombang berjalan dengan suatu kecepatan v, yang mana adalah karakteristik dari bahan dan kurang dari besarnya kecepatan cahaya itu sendiri (c). Perbandingan kecepatan cahaya di dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya di medium adalah indeks bias n bahan sebagai berikut : n =
title: Optika

text: Dalam superkomputer, kecepatan cahaya memberlakukan batas pada seberapa cepat data dapat dikirim antara prosesor. Jika prosesor beroperasi pada 1 gigahertz, sinyal hanya dapat melakukan perjalanan maksimum sekitar 30 cm dalam satu siklus. Prosesor karena itu harus ditempatkan dekat satu sama lain untuk meminimalkan latensi komunikasi; ini dapat menyebabkan kesulitan dengan pendingin. Jika frekuensi jam terus meningkat, laju cahaya pada akhirnya akan menjadi faktor pembatas untuk desain internal cip tunggal.
title: Laju cahaya