SheepChef Blog
何時までも夢へ求めてる
SheepChef Blog

光速是如何测量的

大家都知道,光的传播速度非常快,一秒就能走30万千米,一秒钟就可以绕地球7圈半。这么快的速度,是如何被测量出来的呢?

一·伽利略的测量

在古希腊时期,对于光速的速度,人们并不是很清楚。一些科学家,比如亚里士多德,甚至认为光速是无限大的。更好玩的是,有人认为,光是从眼睛里发射出来的,我们一睁眼就能看到遥远的星星,所以光速一定是无限大的。

文艺复兴后,近代科学的先驱伽利略做了一个测量光速的实验,当时是1638年。

伽利略和他的助手站在两个相隔较远的山头上,每个人手里拿着一盏灯。伽利略首先遮住灯,助手看到伽利略遮住灯后,立刻遮住自己的灯。伽利略的设想是测量从遮住灯到看到助手遮住灯的相差时间,这样,光就正好在两者之间传播了一个来回,就可以测出光速了。

然而,光的速度如此之快,在这么短的距离里,光速跑一个来回只需要皮秒级别的时间,这几乎是一瞬间的事情,以当时的技术条件,他是无法测量出光速的。伽利略事后也承认,没有通过这个实验得到任何有用的结论,不过,伽利略也说了:“即便光速是有限的,那也一定快到不可思议!”

二.迈克尔孙和傅科实验

200年之后,第一个把光速测量精度大幅度提高的人是美国物理学家迈克尔孙。

迈克尔孙

迈克尔孙在相隔较远的两处分别放置八面镜M1和反射装置M2,M3,让一束光经过八面镜中的镜面1反射后发出,再通过M2和M3反射回八面镜。

如果让八面镜旋转起来,并且角度逐渐增大,当镜面1刚好倾斜45度的时候,光线经过镜面1反射到M2,再返回八面镜的时候,八面镜刚好转动一格,于是镜面2刚好跑到镜面3的位置。由于视觉暂留现象,好像一直可以看到光。

迈克尔孙的八面镜

假设左右两套装置的距离为L,当八面镜转动周期为T时,可以从观察镜中看到光。由于L远大于其他部分的长度,所以光从界面1反射到左侧,再回到八面镜走过的距离近似为:S=2L

根据刚才的分析,光来回一次,八面镜刚好走过一格,时间为:t=T/8

因此光的速度为v=s/t=2L/T/8=16L/T

根据这个原理,伽利略测量出光的速度大约为299343km/s,与我们现代测量的值非常相近。所以说,一个伟大的科学成就需要的是前人为你打下的基础,你只有在这些基础上不断探索,才能发现新的东西。

0 0 投票数
文章评分
感谢您一直阅读到本文的最后!
如果您觉得本文写得不错,欢迎您转发支持我们。
# #
首页      旧文章      人文社科      光速是如何测量的
Avatar photo

Mr.Beans

文章作者

天体物理学大师

订阅评论
提醒
guest
0 评论
最新
最旧 最多投票
内联反馈
查看所有评论

SheepChef Blog

光速是如何测量的
大家都知道,光的传播速度非常快,一秒就能走30万千米,一秒钟就可以绕地球7圈半。这么快的速度,是如何被测量出来的呢? 一·伽利略的测量 在古希腊时期,对于光速的速度,人们并不…
扫描二维码继续阅读
2019-07-16