光速是怎樣測出來的?

2022-09-05 20:08

2022-09-05 23:28
最有名的是威爾遜測光速試驗(yàn)了
沒法貼圖,不好講明的。
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第一個嘗試測量光速的,也是伽利略。他和他的助手在夜間相隔數(shù)公里遠(yuǎn)面對面地站著,每人拿一盞燈,燈有開關(guān)(注意當(dāng)時還沒有電的知識,更沒有電燈。)當(dāng)伽利略在某個時刻打開燈,一束光向助手方向射去,助手看到燈后馬上打開自己的燈。伽利略試圖測出從他開燈到他看到助手開燈之間的時差,從而算出光速。但這個實(shí)驗(yàn)失敗了,因?yàn)楣鈧鞑ニ俣忍欤F(xiàn)在知道,要想通過這種方法測出光速,必須能測出10-5秒的時差,這在當(dāng)時是完全不可能的。

第一個比較正確的光速值,是用天體測量得到的。1675年,丹麥天文學(xué)家羅麥注意到,木衛(wèi)消失在木星陰影里的時間間隔逐次不同,它隨著各次衛(wèi)星掩蝕時,木星和地球之間距離的不同而變長或變短。他認(rèn)識到這是由于在長短不同的路程上,光線傳播需要不同時間。根據(jù)這種想法,羅麥推算出c=2×108米/秒。

直到1849年,地面實(shí)驗(yàn)中才有較好的光速測量。當(dāng)時,法國物理學(xué)家斐索利用高速齒輪進(jìn)行這項(xiàng)工作。1862年,傅科成功地發(fā)展了另一種測定光速的方法,他用一個高速轉(zhuǎn)鏡來測量微小的時間間隔。下圖是經(jīng)過改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。轉(zhuǎn)鏡是一個正八面的鋼質(zhì)棱鏡,從光源S發(fā)出的光射到轉(zhuǎn)鏡面R上,經(jīng)R反射后又射到35公里以外的一塊反射鏡C上,光線再經(jīng)反射后回到轉(zhuǎn)鏡。所用時間是t=2D/c。在t時間中轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)過一個角度。實(shí)驗(yàn)時,逐漸加快轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)速,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到528轉(zhuǎn)/秒時,在t時間里正好轉(zhuǎn)過1/8圈。返回的光恰恰在棱鏡的下一個面上,通過半透鏡M可以從望遠(yuǎn)鏡里看到返回光線所成的像。用這種方法得到c =299,796±4公里/秒。

近代測量光速的方法,是先準(zhǔn)確地測量一束光的頻率v和波長λ,然后再用c=vλ來計算。1973年以來,采用以下的光速值

c =299,792,458±1.2米/秒。