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发布时间:1714407582




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人类最早对于光速的测量始于伽利略。最早光速的准确数值是通过观测木星对其卫星的掩食测量的。还有转动齿轮法、转镜法、克尔盒法、变频闪光法等光速测量方法。1983年,光速取代了保存在巴黎国际计量局的铂制米原器被选作定义的标准,并且约定光速严格等于299,792,458/秒,此数值与当时的米的定义和秒的定义一致。后来,随着实验精度的不断提高,光速的数值有所改变,米被定义为1/299,792,458秒内光通过的路程。根据现代物理学,所有电磁波,包括可见光,在真空中的速度是常数,即是光速。强相互作用、电磁作用、弱相互作用传播的速度都是光速,根据广义相对论,万有引力传播的速度也是光速,且已于2003年得以证实。根据电磁学的定律,发放电磁波的物件的速度不会影响电磁波的速度。结合相对性原则,观察者的参考坐标和发放光波的物件的速度不会影响被测量的光速,但会影响波长而产生红移蓝移。这是狭义相对论的基础。相对论探讨的是光速而不是光,就算光被稍微减慢,也不会影响狭义相对论。麦天文学家罗默从地球观测木卫一的掩蔽来测量光速。1676年奥勒·罗默使用望远镜研究木星的卫星艾欧的运动,第一次定量的估计出光速。艾欧的公转轨道可以用来计算时间,因为它会规律的进入木星的阴影中一段时间(图中的CD)。罗默观测到当地球在最接近木星时(H点),艾欧的公转周期是42.5小时,当地球远离木星时(从LK),艾欧从阴影中出现的时间会比预测的越来越晚,很明显的是因为木星与地球的距离增加,使得"信号"要花更多的时间传递。光要通过行星之间增加的距离,使得计时的信号在第一次和下一次之间因而延长了额外的时间。当地球向木星接近时(从FG),情形则正好相反。罗默观测到艾欧在接近的40个轨道周期中周期比远离的40个轨道周期缩短了22钟。以这些观测为基础,罗默认为在80个轨道周期中光线要多花费22分钟行走艾欧与地球之间增加的距离。这意味着从LKFG,地球经历了80个艾欧轨道周期(42.5小时)的时间,光线只要花22分钟。这对应于一个地球在轨道上绕着太阳运动和光速之间的一个比例(如右图)。
意味着光速是地球的轨道速度的9,300倍,与现在的数值
10,100倍比较,相差无几。在当时,天文单位的估计数值是大约1亿4千万公里。里斯蒂安·惠更斯结合了天文单位和罗默的时间估计,每分钟的光速是地球直径的1,000倍,他似乎误解了罗默22分钟的意思,以为是横越地球轨道所花费的时间。这相当于每秒220,000公里(136,000英里),比现在采用的数值低了26%,但仍比当时使用其他已知的物理方法测得的数值为佳。艾萨克·牛顿也接受光速是有限的观念,在他1704年出版的书光学中,他提出光每秒钟可以横越地球16.6次(相当于210,000公里/秒,比正确值低30%)。这似乎是他自己的推断(不能确知他是否有引用或参考罗默的数据)。罗默随后依据同样的原理观察木星表面上的斑点在自转周期上的变化,也观察其他三颗伽利略卫的相同现象。但是因为这种观测是很困难的,因而日后被其他的方法所取代。.即使如此,靠著这些观测,光速是有限的仍不能被大众满意的接受(著名的有吉恩·多米尼·卡西尼),直到在詹姆斯·布雷德里(1728)的观测之后,光速是无限的想法才被扬弃。布雷德里推论若光速是有限的,则因为地球的轨道速度,会使抵达地球的星光有一个微小角度的偏折,这就是所谓的光行差,他的大小只有1/200度。布雷德里计算的光速为298,000公里/秒(185,000英里/秒),这与现在的数值只有不到1%的差异。光行差的效应19世纪已经被充分的研究,最著名的学者是瓦西里·雅可夫列维奇·斯特鲁维de:MagnusNyrén1849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。1862年,法国实验物理学
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