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光速是怎样测出来的?

科普小知识2022-08-09 14:20:06
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真空中的光速是最古老的物理常数之一。伽利略曾建议光传播7.5公里的距离来测量它的速度,但是所使用的设备并不完美,也是失败的。

1676年,丹麦天文学家罗迈首次提出了一种测量光速的有效方法——利用木星卫星的日食。根据罗迈提出的数据和地球的半径,惠更斯首次计算出光的传播速度约为20万公里/秒。1728年,英国天文学家布拉德利得出结论,光速为310,000公里/秒;1849年,法国*之魂测量光速为315,000公里/秒;1850年,法国物理学家福柯测量出光速为每秒298,000公里。1874年,科尼利厄斯测量的光速为299,990公里/秒。接着,迈克尔逊把光速测量作为他一生的目标。

迈克尔逊于1873年毕业于美国海军学院,并留下来教授物理和化学。大约五年后,我们开始测量光速,然后去欧洲旅行,在德国和法国学习光学。回到中国后,他离开了海军,成为基思学院的物理学教授。迈克尔逊因其对精密光学仪器的贡献以及借助这些仪器对光谱学和计量学的研究工作而获得1907年诺贝尔物理学奖。

迈克尔逊自己设计了一个旋转镜和干涉仪来测量光波的微小长度、折射率和波长。1879年,他获得了299910 5公里/秒的光速;1882年,他获得了299853 6公里/秒的光速。这一结果被公认为国际标准,已经使用了40年。迈克尔逊最后一次在加利福尼亚州的两座山上测量了光速,两座山的距离相差35公里。光速的测量精度最终达到了每秒2997984公里。他在这次调查中中风,于1931年去世。

激光被广泛使用后,激光被用来测量光速。方法是测量激光的频率和波长,并利用C = λ ν计算光速。目前,用这种方法测量的光速是最精确的。根据1975年第15届国际计量大会的决议,真空中的光速设定为299,792,458米/秒。在一般应用中,采用的速度更高,为3×108米/秒。

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