光速是如何測量出來的？

光的速度是怎麼測出來的

還記得自己曾經在中學課本上看到一個關於伽利略測量光速的故事。他的方法是讓兩個人分別站在相距一英里的兩座山上，每個人拿一個燈，第一個人先舉起燈，當第二個人看到第一個人的燈時立即舉起自己的燈，從第一個人舉起燈到他看到第二個人的燈的時間間隔就是光傳播兩英里的時間。但由於光速傳播的速度實在是太快了，以至於光在兩英里內傳播所需要的時間遠遠小於人的反應時間，所以這種方法根本行不通。但伽利略的實驗揭開了人類歷史上對光速進行研究的序幕。

最初在科學界，各個物理學泰斗們對於光到底有沒有速度這個問題一直爭論不休。開普勒和笛卡爾都認為光的傳播不需要時間，是在瞬時進行的。但伽利略認為光速雖然傳播得很快，但卻是可以測定的，所以便有了上述伽利略所做的實驗。

最初的測量光速都是採用天文學的方法的，比如1676年科學家利用木星衛星的木食現象來計算光速（這個方法比較複雜，詳情請看下圖，圖片取自網路）。

科學家惠更斯第一次根據這個方法計算出了光的速度：214000千米每秒。雖然這次所測得的結果和實際相差很遠，但是這次實驗光學的發展史上具有非常特殊而重要的意義。它不僅推動了光學實驗，也打破了光速無限的傳統觀念。

下面我們再介紹兩個比較簡單容易理解的測量光速的方法。

1849年，旋轉齒輪法，由德國物理學家菲索提出。

他的方法原理與伽利略的相類似。他將一個點光源放在透鏡的焦點處，在透鏡與光源之間放一個齒輪，在透鏡的另一測較遠處依次放置另一個透鏡和一個平面鏡，平面鏡位於第二個透鏡的焦點處。點光源發出的光經過齒輪和透鏡後變成平行光，平行光經過第二個透鏡後又在平面鏡上聚於一點，在平面鏡上反射後按原路返回。由於齒輪有齒隙和齒，當光透過齒隙時觀察者就可以看到返回的光，當光恰好遇到齒時就會被遮住。從開始到返回的光第一次消失的時間就是光往返一次所用的時間，根據齒輪的轉速，這個時間不難求出。透過這種方法，菲索測得的光速是315000千米/秒。誤差只有5。1%。

第二個方法其實是上一個方法的改進，是1850年由法國物理學家傅科提出的。

傅科只用一個透鏡、一面旋轉的平面鏡和一個凹面鏡。平行光透過旋轉的平面鏡匯聚到凹面鏡的圓心上，同樣用平面鏡的轉速可以求出時間。傅科用這種方法測出的光速是298000 千米/秒。誤差不到1%。

現在人們透過波長和頻率來計算光速。1972年，埃文森測得了目前真空中光速的最佳數值：299792457。4±0。1米/秒。

光速的測定在光學的研究歷程中有著重要的意義。雖然從人們設法測量光速到人們測量出較為精確的光速共經歷了三百多年的時間，但在這期間光速每精確一點都代表著人類物理學巨大的進步。

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