第四百五十三章
作者:阴阳判官之羽      更新:2017-12-19 12:26      字数:5490

而在1849年,法国物理学家A.H.L.菲佐用旋转齿轮法首次在地面实验室中成功地进行了光速测量,最早的结果为c=315000千米

秒。 无弹出广告文本小说站1862年,法国实验物理学家J.-B.-L.傅科根据D.F.J.阿拉戈的设想用旋转镜法测得光速为c=(298000±500)千米

秒。19世纪中叶J.C.麦克斯韦建立了电磁场理论,他根据电磁波动方程曾指出,电磁波在真空中的传播速度等于静电单位电量与电磁单位电量的比值,只要在实验上分别用这两种单位测量同一电量(或电流),就可算出电磁波的波速。1856年,R.科尔劳施和.埃文森等人直接测量激光频率ν和真空中的波长λ,按公式c=νλ算得c=(299792458±1.2)米

秒。1975年第15届国际计量大会确认上述光速值作为国际推荐值使用。1983年17届国际计量大会通过了米的新定义,在这定义中光速c=299792458米

秒为规定值,而长度单位米由这个规定值定义。既然真空中的光速已成为定义值,以后就不需对光速进行任何测量了。

而在1849年,斐索用旋转齿轮法求得c=3.153×10m

s。他是第一位用实验方法,测定地面光速的实验者。实验方法大致如下:光从半镀银面反射后,经高速旋转的齿轮投向反射镜,再沿原路返回。如果齿轮转过一齿所需的时间,正好与光往返的时间相等,就可透过半镀银面观测到光,从而根据齿轮的转速计算出光速。1862年,傅科用旋转镜法测空气中的光速,原理和斐索的旋转齿轮法大同小异,他的结果是c=2.98×10m

s。第三位在地面上测到光速的是考尔纽。1874年他改进了斐索的旋转齿轮法,得c=2.9999×10m

s。

而阿尔伯特·迈克耳孙改进了傅科的旋转镜法,多次测量光速。1879年,得c=(2.99910±0.00050)×10m

s;1882年得c=(2.99853±0.00060)×10m

s。后来,他综合旋转镜法和旋转齿轮法的特点,发展了旋转棱镜法,1924~1927年间,得c=(2.99796±0.00004)×10m

s。之后迈克耳逊在推算真空中的光速时,应该用空气的群速折射率,可是他用的却是空气的相速折射率。这一错误在1929年被伯奇发觉,经改正后,1926年的结果应为c=(2.99798±0.00004)×10m

s=299798±4km

s。

后来,由于电子学的发展,用克尔盒、谐振腔、光电测距仪等方法,光速的测定,比直接用光学方法又提高了一个数量级。而在60年代雷射器发明,运用稳频雷射器,可以大大降低光速测量的不确定度。在1973年达0.004ppm,终于在1983年第十七届国际计量大会上作出决定,将真空中的光速定为精确值。而在17世纪前人们以为光速为无限大,意大利物理学家G.伽利略曾对此提出怀疑,并试图通过实验来检验,但因过于粗糙而未获成功。1676年,丹麦天文学家O.C.罗默利用木星卫星的星蚀时间变化证实光是以有限速度传播的。1727年,英国天文学家J.布拉得雷利用恒星光行差现象估算出光速值为c=303000千米

秒。

而光速的测量,首先在天文学上获得成功,这是因为宇宙广阔的空间提供了测量光速所需要的足够大的距离.早在1676年丹麦天文学家罗默(1644—1710)首先测量了光速.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。

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。

而在1728年,英国天文学家布莱德雷(1693—1762)采用恒星的光行差法,再一次得出光速是一有限的物理量.布莱德雷在地球上观察恒星时,发现恒星的视位置在不断地变化,在一年之内,所有恒星似乎都在天顶上绕着半长轴相等的椭圆运行了一周.他认为这种现象的产生是由于恒星发出的光传到地面时需要一定的时间,而在此时间内,地球已因公转而发生了位置的变化.他由此测得光速为:C=299930千米

秒这一数值与实际值比较接近。

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