反迷你的黴黴的忠粉

光速確實很快，確實很難測。那該怎麼測？這裡就要吹一波，科學家的聰明才智了。快的不好測，我們就把它轉化成好測的量再來測。

比如最早的高精度測量光速的方法，齒輪法。光在特定的光路上，兩次通過齒輪的間隙後被觀測者看到。這種情況下，只有齒輪的轉速是某一些特定的值的時候，光才可以順利通過兩個間隙，而不被擋住。而這個特定的轉速，則與光速有關。這樣，就把光速的測量，轉化成了測量一個齒輪的轉速。這個就簡單多了。

之後，還有了邁克爾遜的改進實驗。把齒輪換成了一個八面的鏡子。鏡子不斷旋轉，只有在轉速是特定的值的時候，光才能順利被反射，進入觀測者的眼睛。由於這裡，鏡子對光路的影響更大，所以測量的精確度可以更高。

現代的光路測量往往會使用干涉法。通過測量特定頻率的激光的波長，再用速度=波長*頻率，就能算出來速度。這一方法的精度極高。

現在，由於米是從光速定義過來的，所以光速的值也就定死了，就是299792458m/s。

當然，如果你想要自己在家裡測一測光速，也不是不可以。

找一個微波爐，去掉旋轉託盤，放一盤棉花糖進去，加熱至部分融化。

用尺子量一下熔化-不熔化-熔化的這個週期

然後再去微波爐屁股後面看一看裡面微波的頻率

（一般都是2.45GHz）。光速 = 波長 * 頻率，就可以算出光速了！

這個方法當然很不準啦，一般誤差會達到10%上下，但是帶小孩玩一玩還是很有意思的！關鍵是，還能順勢買一波零食對不對~

IvanZhu

大家都知道：光的傳播速度非常快，一秒鐘就能走30萬公里，可以繞地球七圈半。這麼快的速度，人類是如何測量的呢？

在古希臘時代，對於光速到底是什麼，人們並不是很清楚，因此一些科學家——比如亞里士多德等人，就認為光速是無限大的。甚至有人認為：光是從眼睛中發射出來的，我們一睜眼睛就能看到遙遠的星星，所以光速一定是無限大的。

伽利略

文藝復興之後，近代科學的先驅伽利略在1638年做了第一個測量光速的實驗。

伽利略和他的助手站在兩個相隔較遠的山頭上，每個人手裡有一盞燈。伽利略首先遮住燈，當助手看到伽利略遮住燈之後立刻遮住自己的燈。伽利略測量從遮住燈到看到助手遮住燈相差的時間，這段時間內光剛好在兩人之間傳播了一個來回，這樣就可以測出光速了。

顯然，因為光速如此之快，以至於這個實驗根本不可能測量出光速，因為如果不計兩人的反應時間和遮住燈的時間，光傳播這段距離的時間只需要幾微秒，在當時的設備條件下根本測不出來。伽利略也承認，通過這個實驗他沒有測出光速，也沒有判斷出光速是有限的還是無限的結論。不過，伽利略說：“即便光速是有限的，也一定快到不可思議。”

羅默

真正意義上的光速測量是從丹麥天文學家奧勒·羅默開始的。

1610年，伽利略利用自己改進的望遠鏡發現了木星的四顆衛星，其中木衛一最靠近木星，每42.5小時旋轉一圈。而且，木衛一的軌道平面非常接近木星繞太陽公轉的軌道，所以，有時候木衛一會轉到木星背面，太陽的光無法照射到木衛一，地球上的人就看不到這顆衛星了，稱為木衛一蝕。

我們來看一個示意圖，地球在繞著太陽A在圓軌道FGLK上逆時針運動，木衛一繞著木星B也在逆時針運動。在木星背後CD之間是木星的陰影區，如果木衛一進入這部分陰影，太陽光照射不到木衛一，人們就無法看到它的。也就是說，當木衛一到達C點時就會消失，稱為“消蹤”，如果木衛一從陰影出來，就能夠被人觀察到，也就是木衛一到達D點時就會出現，稱為“現蹤”。羅默就是利用這個現象測量光速的。

首先，我們研究地球靠近木星的時候發生的消蹤和現蹤現象。

當木衛一到達C點時進入陰影，這個現象的光需要傳播一段距離才能到達地球。假設光從C傳播到地球時地球位於F點，那麼人們觀察到消蹤現象就比木衛一進入陰影時間晚了一些，這段時間等於CF長度與光速之比。

當木衛一到達D點時走出陰影，重新反射太陽光。這個現象也需要一段時間才能到達地球。由於地球在運動，當這束光到達地球時假設地球位於G點，那麼，人們觀察到現蹤現象也比木衛一走出陰影時間晚了一些，這段時間等於DG長度與光速之比。

但是，由於CF比DG長，所以消蹤時間延遲比現蹤時間延遲多，即晚發現消蹤，早發現現蹤。消蹤與現蹤的時間間隔比木衛一在陰影中的時間要短。我們可以用一個線段圖表示這個關係。

同樣，我們可以討論地球遠離木星時的消蹤和現蹤現象。

如果地球到達L發現木星消蹤，到達K發現木星現蹤，由於地球在遠離木星，所以LC的長度小於KG的長度，早發現消蹤，晚發現現蹤，人們觀察到消蹤和現蹤的時間間隔就會比木衛一實際在木星陰影中的時間長。

1671年到1673年，羅默多次進行了觀測，並且得出在地球遠離木星時消蹤現蹤時間差比靠近時長了7分鐘，並得出了光的速度在十的八次方米每秒的量級。

牛頓和惠更斯這兩位科學巨匠雖然在光到底是粒子還是波的問題上爭執不休，但是在光速測量上都支持了羅默的方法。牛頓還測量了光從太陽發射到地球需要八分鐘的時間，也就是說：我們看到的太陽是八分鐘以前的太陽。太陽如果某個時刻熄滅了，我們也只能在八分鐘之後才知道。

邁克耳孫

200年之後，第一個把光速測量精度大幅提高的人是美國物理學家邁克耳孫。

在1877到1879年，邁克耳孫改進了傅科發明的旋轉鏡，示意圖如下：

邁克耳孫在相隔較遠的兩處分別放置八面鏡M1和反射裝置M2M3，讓一束光從八面鏡中的某個面反射，經過反射後通過M2和M3反射回八面鏡，並從另一個面反射後進入觀察目鏡。只有在如圖所示的位置時，觀察目鏡處才會有光。如果八面鏡轉動一點，經過界面1反射的光就無法照射到M2，觀察目鏡上就看不到光了。

如果讓八面鏡旋轉起來，並且角速度逐漸增大，會發現在某個時刻又可以從觀察目鏡中看到光了。這是因為當某時刻界面1剛好傾斜45度角時，光線經過界面1反射到達M2，再返回八面鏡時，八面鏡剛好轉動一格（八分之一週期），於是界面2剛好跑到圖中3的位置，將光線反射進入觀察目鏡。由於視覺暫留現象，觀察目鏡中一直可以看到光。

假設左右兩套裝置相距為L，當八面鏡轉動週期為T時可以從觀察鏡中看到光，由於L遠遠大於其它部分的長度，所以光從界面1反射到左側，再回到右側八面鏡走過的距離為S=2L

根據剛才的分析，光來回運動一次，八面鏡剛好走過1格，時間

t=T/8

因此光的速度為

v=S/t=(2L)/(T/8)=16L/T

根據這個原理，邁克耳孫得到了光的速度為299853±60 km/s，與我們今天測量的更加精確的值非常接近。

現在，人們使用更加精確的方法得到光在真空中的速度為299792458m/s，並且利用光速來定義“米”的概念。1米就等於光在真空中傳播299792458分之一秒內傳播的距離。

如果距離非常大，人們就使用光年的概念：1光年等於光在一年中走過的距離，大約十的十六次方米。我們能看到幾百萬光年之外的恆星，那是因為那些恆星早在幾百萬年前就開始發光了，直到今天它們發的光才到達地球。換句話說，我們看到的是它們幾百萬年前的樣子，今天它還存在不存在，還是個未知數呢！

李永樂老師

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第一個嘗試去測量光速的是伽利略。他和他的助手在夜間相隔數公里遠面對面地站著，每人拿一盞燈，燈有開關。首先，第一個人先舉起燈，同時記下時間。當第二個人看到第一個人的燈時立即舉起自己的燈，也記下時間。從第一個人舉起燈到他看到第二個人的燈的時間間隔就是光傳播1.6km裡的時間。為了減小誤差，伽利略反反覆覆舉燈，但當時的他不知道光的傳播速度實在是太快了，這種方法最終失敗。但伽利略的實驗揭開了人類歷史上對光速進行研究的序幕。

在1862年，法國物理學家傅科成功地發展了另一種測定光速的方法，他用一個高速轉鏡來測量微小的時間間隔。下圖是經過改進後的實驗裝置示意圖。轉鏡是一個正八面的鋼質稜鏡，從光源S發出的光射到轉鏡面R上，經R反射後又射到35公里以外的一塊反射鏡C上，光線再經反射後回到轉鏡。所用時間是t=2D/c。在t時間中轉鏡轉過一個角度。實驗時，逐漸加快轉鏡轉速，當轉速達到528轉／秒時，在t時間裡正好轉過1／8圈。返回的光恰恰在稜鏡的下一個面上，通過半透鏡M可以從望遠鏡裡看到返回光線所成的像。用這種方法得到c =299,796±4公里／秒。

1950年，艾森提出了用空腔共振法來測量光速。這種方法的原理是，微波通過空腔時當它的頻率為某一值時發生共振。根據空腔的長度可以求出共振腔的波長，在把共振腔的波長換算成光在真空中的波長，由波長和頻率可計算出光速。當代計算出的最精確的光速都是通過波長和頻率求得的。1958年，弗魯姆求出光速的精確值：299792.5±0.1千米/秒。1972年，埃文森測得了目前真空中光速的最佳數值：299792457.4±0.1米/秒。

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遇到麼

前言簡述

光速真的是被物理學偏愛的東西，現在從資料中知道光速大約30萬公里每秒，我們知道這個數字很大，但是具體大到什麼程度？我們可能不瞭解，生活中接觸最多的高速也就是飛機和高鐵了。接下來是一個直觀點的感受，如果我們以光速在地球旅行，一秒鐘差不多能繞地球八圈。這麼大的速度怎麼去測量哪，測量速度最本質的辦法就是測距離和時間得速度，接下來我看前輩大拿們怎麼測量光速？

伽利略測光速

那個時代甚至不知道光既是電磁波，只是認為光是有速度的，那就去測一下。一個夜黑風高的傍晚，伽利略一行四人，攜帶著被改造過的煤油燈（前邊有蓋板，上下抽拉可以放光和擋光）、計時錶分別登上兩座相離很遠但是可以看到山頂，一山上的人放光，另一座山上的人看到光亮後馬上放光，這樣往復循環，在分別有一人計時間和次數，最終通過距離除時間得到速度，理想很豐滿，但是現實卻不盡如意，他失敗了，一是光速太大，而是實驗誤差，如果伽利略知道光速一秒鐘可以繞地球將近七圈，他一定不會去測量光速。

菲索測光速

通過旋轉齒輪法測光速，這個實驗設定就很巧妙了，一塊平面鏡，一束光遠，一個齒輪，光照到平面鏡上反射回來被我們看到，中間放上齒輪，通過旋轉齒輪，隨著速度的加快，達到一個特定速度的時候，光正好被輪齒遮擋住，我們知道眼睛到平面鏡距離和齒輪齒數及齒輪轉速可以計算出光速，通過這個實驗當時測的速度為315萬公里每秒，這已經非常接近光速了。其實質原理也是距離除上時間。

麥克斯韋、赫茲不經意間的偉大

麥克斯韋和赫茲首先發現電磁波，其實質也是一種波，那麼其速度就可以用頻率乘上波長，用這種辦法計算出來的速度和菲索測量的光速奇蹟般地相似，通過各種測量最終確定了光就是電磁波。光速的測量可以用波長和頻率求得。

光速測量儀測光速

現代設備測光速，利用該設備對發射光進行調製，並在一定距離遠處對光進行解調，得到相位差，再通過發射源與接受源之間的光相位差，測得光速。
（所有圖片來源網絡，侵刪）

上邊簡單敘述了幾種光速測量方法，其實也是測量光速的歷史進程，除此之外還有很多其他光速測量的方法如羅默測光，也算是偉大先驅，讀者感興趣都可以去了解一下。

有自己的思考，不輕信盲從，不輕易摒棄。

黑洞家的鏟屎官

光速的測量經歷了一個相當長的演變過程。最早的靠譜方法是天文法，通過測量木星衛星凌木的時間差得到，已經與光速實際數值誤差較小。後來又是齒輪法，所得數值足夠精確。再之後用光柵就更精確了。

楊95560266

首先，你要有一個秒錶。然後你讓光站在100m外的起跑線，叫一個同學在起跑點用發號槍。出發的時候開始計時。

注意，等光衝過終點的時候按停秒錶，用筆記下具體的時間t。我們已經知道距離l=100米。

通過體育老師教我們的，v=l/t，我們可以算出光的速度。

謝謝！

七條煙

張這張那

兩個人面對面站立對視，間隔各1米，中點置只有一個視窗的轉盤。轉盤由可計算功電機啟動。剩下的由數據說話。光就是這樣老土的算出來。看電影啊。。。航炮啊。。。都必須解決瞬時速度。。。！

關鍵字: 光速 科學 物理