光速是如何测定的_光速测定的依据

光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。众所周知在真空中光的传播是的30万千米/秒。那么这么快的速度是怎么测量出来的呢？

光速的测定，经历了多个阶段，光速的测定值也越来越精确，以下做分别说明。

伽利略举灯间隔法

伽利略的方法是，让两个人分别站在相距1.6km的两座山上，每个人拿一个遮蔽着的灯。第一个人先举起灯，同时记下时间。当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯，也记下时间。从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播1.6km里的时间。为了减小误差，伽利略反反复复举灯，但当时的他不知道光的传播速度实在是太快了，这种方法根本行不通。但伽利略的实验揭开了人类历史上对光速进行研究的序幕。

卫星蚀法

1676年丹麦天文学家罗默通过卫星蚀法测量了光速。

由于任何周期性的变化过程都可当作时钟，他成功地找到了离观察者非常遥远而相当准确的“时钟”，罗默在观察时所用的是木星每隔一定周期所出现的一次卫星蚀。

他在观察时注意到：连续两次卫星蚀相隔的时间，当地球背离木星运动时，要比地球迎向木星运动时要长一些，他用光的传播速度是有限的来解释这个现象，光从木星发出（实际上是木星的卫星发出），当地球离开木星运动时，光必须追上地球，因而从地面上观察木星的两次卫星蚀相隔的时间，要比实际相隔的时间长一些；当地球迎向木星运动时，这个时间就短一些，因为卫星绕木星的周期不大（约为1.75天），所以上述时间差数，在最合适的时间不致超过15秒（地球的公转轨道速度约为30千米/秒）。因此，为了取得可靠的结果，当时的观察曾在整年中连续地进行，罗默通过观察从卫星蚀的时间变化和地球轨道直径求出了光速，由于当时只知道地球轨道半径的近似值，故求出的光速只有214300km/s。

这个光速值尽管离光速的准确值相差甚远，但它却是测定光速历史上的第一个记录，后来人们用照相方法测量木星卫星蚀的时间，并在地球轨道半径测量准确度提高后，用罗默法求得的光速为299840±60km/s。

菲索旋转齿轮法

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。他将一个点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路返回。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失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。由于齿轮有一定的宽度，用这种方法很难精确的测出光速。

空腔共振法

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测量。1950年，艾森提出了用空腔共振法来测量光速。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。当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：299792.5±0.1千米/秒。1972年，埃文森测得了目前真空中光速的最佳数值：299792457.4±0.1米/秒。

激光测速法

1970年美国国家标准局和美国国立物理实验室最先运用激光测定光速，这个方法的原理是同时测定激光的波长和频率来确定光速（c=vλ），由于激光的频率和波长的测量精确度已大大提高，比以前已有最精密的实验方法提高精度约100倍。

除了以上介绍的几种测量光速的方法外，还有许多十分精确的测定光速的方法。

根据1975年第十五届国际计量大会的决议，现代真空中光速的准确值是：c=299792.458km/s。