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发布时间:2024-03-09 06:14:19


几种测量光速的方法
引言 光速的测定在光学的发展史上具有非常特殊而重要的意义。它不仅推动了光学实验,也打破了光速无限的传统观念;在物理学理论研究的发展里程中,它不仅为粒子说和波动说的争论提供了判定的依据,而且最终推动了爱因斯坦相对论理论的发展。

摘要 光速的测定,经过了几百年的历史,最初的光速是由惠更斯根据丹麦科学家罗曼的理论测出的,但是很不精确。随后的科学家为了的到更精确的结果,便发明并运用不同的方法去测定光速,其中最先较精确的结果是法国科学家菲索旋转齿轮法,接着的是迈克尔逊的旋转镜和干涉仪的测法,还有生活中运用微波炉测定光速的方法。
关键字:光速的测定
正文
一. 惠更斯的测定的光速
丹麦青年科学家罗默。罗默生于奥尔胡斯,在哥本哈根受过教育,后来移居巴黎。在罗默来巴黎的30年前,意大利天文学家卡西尼应路易十四聘请也来到巴黎,他对木星系进行了长期系统的观察和研究。他告诉人们,木星和地球一样也是围绕着太阳运行的行星,但它绕太阳运行的周期是12年。在它的周围有12颗卫星,其中有4颗卫星特别亮,地球上的人借助于望远镜就可以看清楚它们的位置。由于这些卫星绕木星运行,隔一段时间就会被木星遮食一次,其中最近木星的那颗卫星二次被木星遮食的平均时间间隔为42小时2816秒。罗默在仔细观察和测量之后发现,这个时间间隔在一年之内的各个时间里并不是完全相同的,并且当木星的视角变小时,这个时间间隔要大于平均值。



16769月,罗默向巴黎科学院宣布,原来预计119日上午52545秒发生的木卫食将推迟10分钟。巴黎天文台的天文学家们虽然怀疑罗默的神秘预言,但还是作了观测并证实了木卫食的推迟。1122日罗默在解释这个现象时说,这是因为光穿越地球的轨道需要时间,最长时间可达22分钟。后来惠更斯利用罗默的数据和地球轨道直径的数据,第一次计算出光速为 2×108/秒。虽然这个结果很不精确,但为光速的测定迈出了一大步。

.法国科学家菲索的旋转齿轮法
菲索为法国科学家,他让光源发出的光从转动齿轮的间隙中通过,再通过透镜变成平行光束,这光束聚焦于安装在一定距离的平面镜上,被平面镜反射后再沿着相反的方向返回齿轮,进入观察者的眼睛。

当齿轮以某一速度转动时,观察者将看不到返回的光,这是因为光线从齿轮到达平面镜再回到齿轮时,恰好为下一个移来的齿所遮蔽,倘若使轮的转速增加1倍,光点又重新被看到了,因为返回的光恰好穿过下一个齿缝。设轮的 如果光速为C,齿轮与平面镜间的距离为l,那么, 进行的。齿轮的齿数是720个,计算光速为313300公里/秒, 可以看出结果与今天的精确值比较接近。
. 迈克尔逊旋转镜和干涉仪测法如图7所示是迈克尔逊用转动八面镜法测光速的实验示意图,图中S为发光点,T是望远镜,平面镜O与凹面镜B构成了反射系统。八面镜距反射系统的距离为ABLL可长达几十千米)且远大于OB以及ST到八面镜的距离。现使八面镜转动起来,并缓慢增大其转速,当转动频率达到f0并可认为是匀速转动时,恰能在望远镜中第一次看见发光点S,由此迈克尔逊测出光速C

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