怎样测量光速?科学家是怎样做得?

发布网友 发布时间：2022-05-09 16:41

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热心网友 时间：2023-10-09 11:28

“光传播需不需要时间”，这一直是物理学家颇感兴趣的问题。最早尝试测定光速的人是伽利略。他提出了一种类似测声速的方法来测光速。由两个试验者各提一盏信号灯，同时开始计时：而第二个人在看到第一个人发来的光信号时也立即开自己的灯，当第一个人看到第二个人发回的光信号时立即停止计时，若测出光信号往返所经过的时间，再除两地的距离，就得到光速了。在一个漆黑的夜晚，伽利略与他的助手来到佛罗伦萨郊外，在相距数公里的两个山头上做实验，结果却失败了。
伽利略测量光速的方法，从原理上讲是正确的。但实际测试却未获成功。为什么呢？其原因是光传播的速度太快了，光信号在这样两个山头之间传播一个来回的时间不到万分之一秒，靠当时简陋的计时仪器根本无法测出，即使如此，也并非一无所获，至少使人们认识到，光速实在太快，要测光速必须是在极短的时间间隔中。
第一个成功地进行光速测量的是凡麦天文学家罗默。他在观察木星时发现，每隔一定周期会出现一次卫星蚀，而卫星蚀的时间间隔却有长有短。所谓卫星蚀就像月亮有月蚀一样，就是木星的卫星绕木星公转时，当木星牌卫星和太阳中间时，也会发生木星的卫星蚀，木卫星绕木星公转一周要消失在木星的影内一次，二次消失所经历的时间卫星公周期，罗默发现，木星卫星公转周期不是恒定不变的，当地球背离木星运行时，周期略长；反之，地球接近木星运行时周期略短。地球并不能影响木星卫星的运动，从地球上观察木星卫星公转周期之所以有变化，是因为当地球背离木星运行时，从木星卫星发出的光要多走一段，即如图中的S，这段附加路程需要附加时间，因此光不是瞬时传播的，而需要时间。罗默对木星卫星蚀周期进行了长期观察，求得光速为2.15*10 8米/秒，即每秒21.5万公里（千米）。虽然这个数值并不精确，但能得出光速有限的结论仍不愧是一重大的贡献。
后来，不仅有天文法测光速，还出现了在地球上测量光速，测量的精度逐步提高。直到现在，不少科学发达的国家都集中了一批优秀的科学家致力于提高光速测量的精度。

热心网友 时间：2023-10-09 11:28

直角反射器，是相互垂直的三面平面镜。通过简单的数学推导就可以知道，无论从哪个方向入射，光的传播方向会精确循入射的反方向反射回去。精度取决于三面镜子的加工及装配。

热心网友 时间：2023-10-09 11:29

1834年，英国物理学家惠斯通利用旋转镜来测定电火花持续的时间，也想用此法来测定光速，同时也想确认一下在拆折射率更大的介质中，光速是否更大。惠斯通的思想方法是正确的，但是他没有完成。

斐索先后研究了光的干涉、热膨胀等，发明了干涉仪。他在研究和测量光速问题上作出了贡献，是第一个不用天文常数、不借助天文观察来测量光速的人。他是采用旋转齿轮的方法来测定光速的。测出的光速为 342539.21千米/秒，这个数值与当时天文学家公认的光速值相差甚小。

傅科在物理学史上以其“傅科摆”的实验著名于世。在光速测定的研究中，他是采用旋转平面镜的方法来测量光速的。其测得的光速为29.8×107米/秒，并分析实验误差不可能超过5×105米/秒。

1850年5月6日傅科向科学院报告了自己的实验结果，并发现光速在水中比在空气中小，证明了波动说的观点是正确的。

迈克耳逊（美国人，A.A.Michelson,1852-1931）继承了傅科的实验思想，用旋转八面棱镜法测得光速为299796千米/秒