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「光」跑的这么快,它的速度是如何测量的?

发布时间:  浏览: 3814 次  作者:传奇国际娱乐平台网址

这其中的原因也不难理解,那就是因为光的速度比声音的速度快多了。空气中声音的速度大概是340m/s,一马赫的速度,就是指的是声音在空气中的速度。

对于光,它的速度似乎是无限的,在日常生活中,光似乎能瞬间从一个地点到另一个地点,例如我们打开手电筒,几乎就在同时我们就看到了手电筒发出的光传播的很远。其实光的速度也是有限的,只不过非常大。

光在空气中的速度约为3*10^8?m/s。这个速度有多快呢?

光在一秒钟内前进的距离大约就可以绕地球赤道7圈半,也就是说,几乎一眨眼的时间光就可以毫不费力的环游世界。从地球到月球的距离约为38万公里,光打个来回也仅仅需要两秒多。

而人类在1969年第一次登上月球,花费了三天多的时间才到达月球,由此可见光速有多快。光速是目前人类已知速度的上限,没有什么东西能运动的比光速还快。

既然光速这么快,那科学家们是如何知道光速的準确数值的呢?光速测量史人类历史上首次测量光速是在1676年。

当时丹麦天文学家奥勒·罗默通过研究木星的卫星木卫一发现光速是有限的,并不是无限的,并由此估计出了光速的值。他估算的过程如下图所示: 其中的大环是地球绕太阳的轨道,小环是木卫一绕木星的轨道。

当地球远离木星和接近木星时,木卫一从木星的阴影里出来的时间会产生变化,从这个变化可以就知道光速是有限的,再加上木卫一绕木星的公转周期和地球的公转周期以及公转速度,就可以估算出光速了。从这中方法估计出的光速误差很大,约为2.2x10^8m/s, 比实际值小26%。

在1728年,英国天文学家詹姆斯·布拉德利进一步提高了光速的準确度。他所使用的是恆星的光行差。

光行差如下图所示 光行差,简单的来说就是地球的运动,会使恆星的方位产生变化。举例来说就是,假设在无风的天气里下雨,雨滴会垂直下落到你的身上,当你以一定的速度奔跑是,雨滴就会以另外一个角度落到你身上,不再垂直。

结合这个角度的改变和你的速度,就可以估计出雨滴下落的速度。同样使用恆星光行差,结合地球的公转速度和恆星角度的变化,就可以估算出光速。

使用这种方法估算出的光速约为3.01*10^8?m/s,误差仅仅为0.4%。提升光速测量精度首次準确在地球上,而不是依靠天体运动来测量光速的实验是在1849年由法国物理学家阿曼德·斐索实行的,他使用的方法叫做齿轮测速法。

这个方法的关键在于齿轮的转速,齿轮从很低的转速开始逐渐提速,在转速提升到某一关键速度的时候,齿轮转过两个齿的角度时,光线刚好从远处的镜子里折回。这样根据两齿之间的角度以及齿轮的转速,镜子的距离就可以计算出光速的大小。

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