光速是如何计算的?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/23 01:48:26
光速是如何计算的?
光速是如何计算的?
光速是如何计算的?
1849年,法国人菲索第一次在地面上设计实验装置来测定光速.他的方法原理与伽利略的相类似.他将一个点光源放在透镜的焦点处,在透镜与光源之间放一个齿轮,在透镜的另一测较远处依次放置另一个透镜和一个平面镜,平面镜位于第二个透镜的焦点处.点光源发出的光经过齿轮和透镜后变成平行光,平行光经过第二个透镜后又在平面镜上聚于一点,在平面镜上反射后按原路返回.由于齿轮有齿隙和齿,当光通过齿隙时观察者就可以看到返回的光,当光恰好遇到齿时就会被遮住.从开始到返回的光第一次消失的时间就是光往返一次所用的时间,根据齿轮的转速,这个时间不难求出.通过这种方法,菲索测得的光速是315000千米/ 秒.由于齿轮有一定的宽度,用这种方法很难精确的测出光速.
1850年,法国物理学家傅科改进了菲索的方法,他只用一个透镜、一面旋转的平面镜和一个凹面镜.平行光通过旋转的平面镜汇聚到凹面镜的圆心上,同样用平面镜的转速可以求出时间.傅科用这种方法测出的光速是298000 千米/秒.另外傅科还测出了光在水中的传播速度,通过与光在空气中传播速度的比较,他测出了光由空气中射入水中的折射率.这个实验在微粒说已被波动说推翻之后,又一次对微粒说做出了判决,给光的微粒理论带了最后的冲击.
1928年,卡娄拉斯和米太斯塔德首先提出利用克尔盒法来测定光速.1951年,贝奇斯传德用这种方法测出的光速是299793千米/秒.
光波是电磁波谱中的一小部分,当代人们对电磁波谱中的每一种电磁波都进行了精密的测量.1950年,艾森提出了用空腔共振法来测量光速.这种方法的原理是,微波通过空腔时当它的频率为某一值时发生共振.根据空腔的长度可以求出共振腔的波长,在把共振腔的波长换算成光在真空中的波长,由波长和频率可计算出光速.
当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的.1958年,弗鲁姆求出光速的精确值：299792.5±0.1千米/秒.1972年,埃文森测得了目前真空中光速的最佳数值：299792457.4±0.1米/秒.
光速的测定在光学的研究历程中有着重要的意义.虽然从人们设法测量光速到人们测量出较为精确的光速共经历了三百多年的时间,但在这期间每一点进步都促进了几何光学和物理光学的发展,尤其是在微粒说与波动说的争论中,光速的测定曾给这一场著名的科学争辩提供了非常重要的依据.