到底有没有办法真的去光是怎么测量出来的一下光的速度

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-11-13 12:09 标签： 光是怎么测量出来的

光学的发展史上具有非常

速无限嘚传统观念；在物理学理论研究的发展里程中它不仅为粒子说和波动说的争论提供了判定的依据，而且最终推动了爱因斯坦相对论理论嘚发展

在光速的问题上物理学界曾经产生过争执，开普勒和笛卡尔都认为光的传播不需要时间是在瞬时进行的。但伽利略认为光速虽嘫传播得很快但却是可以测定的。1607年伽利略进行了最早的光是怎么测量出来的光速的实验。

伽利略的方法是让两个人分别站在相距┅英里的两座山上，每个人拿一个灯第一个人先举起灯，当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯从第一个人举起灯到他看箌第二个人的灯的时间间隔就是光传播两英里的时间。但由于光速传播的速度实在是太快了这种方法根本行不通。但伽利略的实验揭开叻人类历史上对光速进行研究的序幕

1676年，丹麦天文学家罗麦第一次提出了有效的光速光是怎么测量出来的方法他在观测木星的卫星的隱食周期时发现：在一年的不同时期，它们的周期有所不同；在地球处于太阳和木星之间时的周期与太阳处于地球和木星之间时的周期相差十四五天他认为这种现象是由于光具有速度造成的，而且他还推断出光跨越地球轨道所需要的时间是22分钟1676年9月，罗麦预言预计11月9日仩午5点25分45秒发生的木卫食将推迟10分钟巴黎天文台的科学家们怀着将信将疑的态度，观测并最终证实了罗麦的预言

罗麦的理论没有马上被法国科学院接受，但得到了著名科学家惠更斯的赞同惠更斯根据他提出的数据和地球的半径第一次计算出了光的传播速度：214000千米/秒。雖然这个数值与目前测得的最精确的数据相差甚远但他启发了惠更斯对波动说的研究；更重要的是这个结果的错误不在于方法的错误，呮是源于罗麦对光跨越地球的时间的错误推测现代用罗麦的方法经过各种校正后得出的结果是298000千米/秒，很接近于现代实验室所测定的精確数值

1725年，英国天文学家布莱德雷发现了恒星的“光行差”现象以意外的方式证实了罗麦的理论。刚开始时他无法解释这一现象，矗到1728年他在坐船时受到风向与船航向的相对关系的启发，认识到光的传播速度与地球公转共同引起了“光行差”的现象他用地球公转嘚速度与光速的比例估算出了太阳光到达地球需要8分13秒。这个数值较罗麦法测定的要精确一些菜德雷测定值证明了罗麦有关光速有限性嘚说法。

光速的测定成了十七世纪以来所展开的关于光的本性的争论的重要依据。但是由于受当时实验环境的局限，科学家们只能以忝文方法测定光在真空中的传播速度还不能解决光受传播介质影响的问题，所以关于这一问题的争论始终悬而未决

十八世纪，科学界昰沉闷的光学的发展几乎处于停滞的状态。继布莱德雷之后经过一个多世纪的酝酿，到了十九世纪中期才出现了新的科学家和新的方法来光是怎么测量出来的光速。

1849年法国人菲索第一次在地面上设计实验装置来测定光速。他的方法原理与伽利略的相类似他将一个點光源放在透镜的焦点处，在透镜与光源之间放一个齿轮在透镜的另一测较远处依次放置另一个透镜和一个平面镜，平面镜位于第二个透镜的焦点处点光源发出的光经过齿轮和透镜后变成平行光，平行光经过第二个透镜后又在平面镜上聚于一点在平面镜上反射后按原蕗返回。由于齿轮有齿隙和齿当光通过齿隙时观察者就可以看到返回的光，当光恰好遇到齿时就会被遮住从开始到返回的光第一次消夨的时间就是光往返一次所用的时间，根据齿轮的转速这个时间不难求出。通过这种方法菲索测得的光速是315000千米/秒。由于齿轮有一定嘚宽度用这种方法很难精确的测出光速。

1850年法国物理学家傅科改进了菲索的方法，他只用一个透镜、一面旋转的平面镜和一个凹面镜平行光通过旋转的平面镜汇聚到凹面镜的圆心上，同样用平面镜的转速可以求出时间傅科用这种方法测出的光速是298000 千米/秒。另外傅科還测出了光在水中的传播速度通过与光在空气中传播速度的比较，他测出了光由空气中射入水中的折射率这个实验在微粒说已被波动說推翻之后，又一次对微粒说做出了判决给光的微粒理论带了最后的冲击。

1928年卡娄拉斯和米太斯塔德首先提出利用克尔盒法来测定光速。1951年贝奇斯传德用这种方法测出的光速是299793千米/秒。

光波是电磁波谱中的一小部分当代人们对电磁波谱中的每一种电磁波都进行了精密的光是怎么测量出来的。1950年艾森提出了用空腔共振法来光是怎么测量出来的光速。这种方法的原理是微波通过空腔时当它的频率为某一值时发生共振。根据空腔的长度可以求出共振腔的波长在把共振腔的波长换算成光在真空中的波长，由波长和频率可计算出光速

當代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的。1958年弗鲁姆求出光速的精确值：±0.1千米/秒。1972年埃文森测得了目前真空中光速的朂佳数值：±0.1米/秒。

光速的测定在光学的研究历程中有着重要的意义虽然从人们设法光是怎么测量出来的光速到人们光是怎么测量出来嘚出较为精确的光速共经历了三百多年的时间，但在这期间每一点进步都促进了几何光学和物理光学的发展尤其是在微粒说与波动说的爭论中，光速的测定曾给这一场著名的科学争辩提供了非常重要的依据

光从离开太2113阳表面算起需大约8汾17秒才能到达地5261球。答：4102从古希腊时期科学家1653们就开始研究光速。大多数的古希腊天文学家相信在所有事物中，光速是无穷快的但昰他们没有方法来验证这个似乎有道理的猜想。所以直到16世纪早期之前人们普遍认为这样的猜想是正确的。而伽利略的出现改变了这一切

朱斯托·苏斯泰曼斯所作的伽利略肖像伽利略试图通过使用带挡板的灯笼光是怎么测量出来的光速。他让助手站在很远的地方，并在特定时间打开挡板，而伽利略将记录从助手那到他所在位置的光的传播时间只不过他的结论是光速实在是太快了，无法通过实验光是怎么測量出来的(事实上，根据我们现在对光速的了解我们可以断言，如果伽利略和他的助手相距大约一英里那么光从伽利略到他的助手這只需要大约五微秒（五百万分之一秒）的光。这太快了无法用当时的技术来衡量。）

第一次正确光是怎么测量出来的光速是在1676年由一個叫做奥勒·罗默的人完成的。当时罗默正在观察木星的卫星木卫一它位于伽利略卫星的最深处。正如地球上的观察者所见当木卫一移動到木星的阴影中时，它会突然消失而当它移动到木星的阴影之外(回到阳光中)时，它会重新出现罗默对预测木卫一从木星阴影中出现嘚时间感兴趣。他的目标是利用这些观测结果更准确地确定木卫一的轨道周期；而并没有试图确定光速

罗默注意到，随着地球越来越靠菦木星木卫一从阴影出现的时间变得越来越短，反之亦然他意识到通过观测和计算出的木卫一出现时间之间存在差异，而这可以用光嘚速度是有限的来解释由于在罗默的观测过程中，地球正在远离木星所以从木卫一反射回来的光到达地球的时间会稍长一些，这将影響观察到木卫一从木星阴影中出现的确切时间

在罗默论文里，他比较木卫一轨道周期的两个时间间隔：一个是地球在朝向木星运行时的朩卫一轨道周期（有向弧FG的方向）另一个是地球背向木星运行时的木卫一轨道周期（有向弧LK的方向）。基于这些观察罗默计算出光穿樾地球公转直径的距离大约需要22分钟。将该值与地球半长轴(轨道半径)的早期光是怎么测量出来的值相结合给出了大约每秒210，000公里的光速这大约比光速的现代值低30%，但是考虑到它的古老性、光是怎么测量出来的方法和17世纪行星轨道精确尺寸的不确定性这个值非常接近每秒299，792.458公里的现代值

十六世纪初，伽利略是第一个尝试光是怎么测量出来的光速的人伽利略和一个助手各自站在不同的山顶上，他们之間有一段已知的距离他们的计划是让伽利略打开灯的挡光板，然后让他的助手看到伽利略发出的光的同时也打开他手里灯的挡光板

伽利略利用山顶之间的距离并用脉搏作为计时器，计划光是怎么测量出来的光速他和他的助手用不同的距离尝试了这个方法，但是不管他們相距多远他都无法光是怎么测量出来的光传播的时间。伽利略得出结论光速太快，用这种方法是无法光是怎么测量出来的的他是囸确的。我们现在非常精确地知道光速如果伽利略和他的助手在相距1.5千米的山顶上，光从一个人传播到另一个人需要花费0.0000054秒的时间所鉯伽利略无法用他的脉搏来光是怎么测量出来的光速是可以理解的！

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