光的速度是如何测量的。 光的速度是怎么测量出来的?

作者&投稿:夔浩 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
光速的测量方法: 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。

1.罗默的卫星蚀法

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(上图中地球运行到轨道上的A和A’两点时)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直径求出了光速.由于当时只知道半径的近似值,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,并在半径测量准确度提高后,用罗默法求得的光速为299840±60km/s.

2.的光行差法

1728年,英国天文学家(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.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.

以上仅是利用天文学的现象和观察数值对光速的测定,而在实验室内限于当时的条件,测定光速尚不能实现.

二、光速测定的大地测量方法

光速的测定包含着对光所通过的距离和所需时间的量度,由于光速很大,所以必须测量一个很长的距离和一个很短的时间,大地测量法就是围绕着如何准确测定距离和时间而设计的各种方法.

1.测定光速的方法

物理学发展史上,最早提出测量光速的是意大利物理学家.1607年在他的实验中,让相距甚远的两个观察者,各执一盏能遮闭的灯,如图所示:观察者A打开灯光,经过一定时间后,光到达观察者B,B立即打开自己的灯光,过了某一时间后,此信号回到A,于是A可以记下从他自己开灯的一瞬间,到信号从B返回到A的一瞬间所经过的时间间隔t.若两观察者的距离为S,则光的速度为

c=2s/t

因为光速很大,加之观察者还要有一定的反应时间,所以的尝试没有成功.如果用反射镜来代替B,那么情况有所改善,这样就可以避免观察者所引入的误差.这种测量原理长远地保留在后来的一切测定光速的实验方法之中.甚至在现代测定光速的实验中仍然采用.但在信号接收上和时间测量上,要采用可靠的方法.使用这些方法甚至能在不太长的距离上测定光速,并达到足够高的精确度.

2.旋转齿轮法

用实验方法测定光速首先是在1849年由斐索实验.他用定期遮断光线的方法(旋转齿轮法)进行自动 记录.实验示意图如下.从光源s发出的光经会聚透镜L1射到半镀银的镜面A,由此反射后在齿轮W的齿a和a’之间的空隙内会聚,再经透镜L2和L3而达到反射镜M,然后再反射回来.又通过半镀镜A由 L4集聚后射入观察者的眼睛E.如使齿轮转动,那么在光达到M镜后再反射回来时所经过的时间△t内,齿轮将转过一个角度.如果这时a与a’之间的空隙为齿 a(或a’)所占据,则反射回来的光将被遮断,因而观察者将看不到光.但如齿轮转到这样一个角度,使由M镜反射回来的光从另一齿间空隙通过,那么观察者会重新看到光,当齿轮转动得更快,反射光又被另一个齿遮断时,光又消失.这样,当齿轮转速由零而逐渐加快时,在E处将看到闪光.由齿轮转速v、齿数n与齿轮和M的间距L可推得光速c=4nvL.

在斐索所做的实验中,当具有720齿的齿轮,一秒钟内转动12.67次时,光将首次被挡住而消失,空隙与轮齿交替所需时间为

在这一时间内,光所经过的光程为2×8633米,所以光速c=2×8633×18244=3.15×108(m/s).

在对信号的发出和返回接收时刻能作自动记录的遮断法除旋转齿轮法外,在现代还采用克尔盒法.

真空中的光速等于299,792,458米/秒(1,079,252,848.88千米/小时)。[2]这个速度并不是一个测量值,而是一个定义。它的计算值为(299792500±100)米/秒。国际单位制的基本单位米于1983年10月21日起被定义为光在1/299,792,458秒内传播的距离。使用英制单位,光速约为186,282.397英里/秒,或者670,616,629.384英里/小时,约为1英尺/纳秒。

古人是如何靠肉眼测量光速的?



光的速度是怎么测出来的~

光从离开太阳表面算起,需大约8分17秒才能到达地球。答:从古希腊时期,科学家们就开始研究光速。大多数的古希腊天文学家相信,在所有事物中,光速是无穷快的。但是他们没有方法来验证这个似乎有道理的猜想。所以直到16世纪早期之前,人们普遍认为这样的猜想是正确的。而伽利略的出现改变了这一切。
朱斯托·苏斯泰曼斯所作的伽利略肖像伽利略试图通过使用带挡板的灯笼测量光速。他让助手站在很远的地方,并在特定时间打开挡板,而伽利略将记录从助手那到他所在位置的光的传播时间。只不过他的结论是光速实在是太快了,无法通过实验测量。(事实上,根据我们现在对光速的了解,我们可以断言,如果伽利略和他的助手相距大约一英里,那么光从伽利略到他的助手这只需要大约五微秒(五百万分之一秒)的光。这太快了,无法用当时的技术来衡量。)

第一次正确测量光速是在1676年由一个叫做奥勒·罗默的人完成的。当时罗默正在观察木星的卫星木卫一,它位于伽利略卫星的最深处。正如地球上的观察者所见,当木卫一移动到木星的阴影中时,它会突然消失,而当它移动到木星的阴影之外(回到阳光中)时,它会重新出现。罗默对预测木卫一从木星阴影中出现的时间感兴趣。他的目标是利用这些观测结果更准确地确定木卫一的轨道周期;而并没有试图确定光速。

罗默注意到,随着地球越来越靠近木星,木卫一从阴影出现的时间变得越来越短,反之亦然。他意识到通过观测和计算出的木卫一出现时间之间存在差异,而这可以用光的速度是有限的来解释。由于在罗默的观测过程中,地球正在远离木星,所以从木卫一反射回来的光到达地球的时间会稍长一些,这将影响观察到木卫一从木星阴影中出现的确切时间。


在罗默论文里,他比较木卫一轨道周期的两个时间间隔:一个是地球在朝向木星运行时的木卫一轨道周期(有向弧FG的方向),另一个是地球背向木星运行时的木卫一轨道周期(有向弧LK的方向)。基于这些观察,罗默计算出光穿越地球公转直径的距离大约需要22分钟。将该值与地球半长轴(轨道半径)的早期测量值相结合,给出了大约每秒210,000公里的光速。这大约比光速的现代值低30%,但是考虑到它的古老性、测量方法和17世纪行星轨道精确尺寸的不确定性,这个值非常接近每秒299,792.458公里的现代值。
十六世纪初,伽利略是第一个尝试测量光速的人。伽利略和一个助手各自站在不同的山顶上,他们之间有一段已知的距离,他们的计划是让伽利略打开灯的挡光板,然后让他的助手看到伽利略发出的光的同时也打开他手里灯的挡光板。

伽利略利用山顶之间的距离并用脉搏作为计时器,计划测量光速。他和他的助手用不同的距离尝试了这个方法,但是不管他们相距多远,他都无法测量光传播的时间。伽利略得出结论,光速太快,用这种方法是无法测量的。他是正确的。我们现在非常精确地知道光速,如果伽利略和他的助手在相距1.5千米的山顶上,光从一个人传播到另一个人需要花费0.0000054秒的时间。所以伽利略无法用他的脉搏来测量光速是可以理解的!

光速是怎样测量出来的

求三种测量速度的方法
答:1)利用多普勒效应(无线电波)的测速仪,就是网球测速仪,雷达枪,高速公路旁的那些罚款机...2)物理实验常用的光电门,可以非常精确地测量瞬时速度 3)老的掉渣的米尺加秒表

如何测量速度
答:方法1:测量跑步运动员的速度1、确定跑步距离。你可以用已知的跑道长度,比如100m(109码),或在开阔区域量取距离。2、重置计时器。3、

光的速度是怎么测量出来的?
答:光速测定的天文学方法和大地测量方法,都是采用测定光信号的传播距离和传播时间来确定光速的.这就要求要尽可能地增加光程,改进时间测量的准确性.这在实验室里一般是受时空限制的,而只能在大地野外进行,如斐索的旋轮齿轮法当时是在巴黎的苏冷与达蒙玛特勒相距8633米的两地进行的.傅科的旋转镜法当时也是在野外,迈克耳逊...

飞机的速度是怎样测定
答:地速:飞机相对地面的速度.可以通过地面导航台、GPS等测得。马赫数:真空速和音速的比值.表速和真速的数值是不同的,主要原因是飞机空速管并不能测出飞机的飞行速度,而只能测量出q=0.5*ro*v*v(其中ro是空气密度,v是飞机相对于空气的速度),然后用q除以密度ro再除以0.5,将结果开方(通过电路或机...

光速是最快的速度,那么是如何被人们测量出来的呢?
答:所以罗默测量的是时间,没有距离,那么速度怎么算呢? 其实罗默的计算,到此为止。很多人认为罗默第一次计算了光速,其实他只是提供了参考。此外,通过复杂的计算,他得出结论,光每秒传播的距离大于地球的直径,仅此而已。 他的论文发表后,惠更斯看到了。根据他自己的天文数据,即太阳和地球之间的大致距离,他得出光速约为...

流动测速是怎么测速的
答:移动速度测量是通过专业设备来确定道路上车辆的速度。移动速度测量设备不定期更换位置,没有固定位置。当驾驶员驾驶到移动速度测量段时,必须减速,避免车辆超速。流速测量方法在有移动速度测量的路段,将放置相关的速度测量设备,设备附近将有相关的警车。或者速度测量设备将放置在警车上,以实时测量过往车辆的...

自行车行驶的速度是如何测量出来的?
答:记下经过另一里程碑的时刻t2和里程碑的标数L2(t1和t2均以秒计),则自行车行驶的速度为:v=(L2-L1)/{3600(t2-t1)}。为了减少误差,要做到:(1)车行速度稳定后才能记录t1和L1;(2)使用有秒针的指针式手表或可以读秒的数字式手表;(3)行驶距离应为几千米,不能太短或太长。

测量速度的原理是什么
答:测量速度的原理是“速度的定义”即单位时间内的位移,用公式表达为:v=s÷t

速度的测量工具是
答:第一种常见的速度测量工具是计时器。计时器可以用来测量物体通过两个点之间所需的时间,从而计算出其速度。一个简单的计时器可以是手表或手机上的计时功能。在开始和结束地点设置触发点,当物体经过这两个点时,按下开始和结束按钮即可计时。然后,通过计算时间与两点间距离的比值,就可以得到物体的平均...

光的速度是如何测量的。
答:光速的测定包含着对光所通过的距离和所需时间的量度,由于光速很大,所以必须测量一个很长的距离和一个很短的时间,大地测量法就是围绕着如何准确测定距离和时间而设计的各种方法.1.测定光速的方法 物理学发展史上,最早提出测量光速的是意大利物理学家.1607年在他的实验中,让相距甚远的两个观察者...