望江樓，望江流，望江樓下望江流，江樓千古，江流千古，買了書的書生迫不及待地翻開，哎，這這么對啊?太難了、太難了

    老師出的真的太難了，另一邊監(jiān)生們也在抱怨，光速怎么可能測出來?我們什么時候會學(xué)到這里啊?

    光速如何計算呢?

    事實(shí)上，人類歷史上是伽利略在1607年進(jìn)行了最早的測量光速的實(shí)驗(yàn)。

    伽利略的方法是，讓兩個人分別站在相距一英里的兩座山上，每個人拿一個燈，第一個人先舉起燈，當(dāng)?shù)诙€人看到第一個人的燈時立即舉起自己的燈，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兩英里的時間。但由于光速傳播的速度實(shí)在是太快了，這種方法根本行不通。但伽利略的實(shí)驗(yàn)揭開了人類歷史上對光速進(jìn)行研究的序幕。

    1676年，丹麥天文學(xué)家羅麥第一次提出了有效的光速測量方法。他在觀測木星的衛(wèi)星的隱食周期時發(fā)現(xiàn)：在一年的不同時期，它們的周期有所不同;在地球處于太陽和木星之間時的周期與太陽處于地球和木星之間時的周期相差十四五天。他認(rèn)為這種現(xiàn)象是由于光具有速度造成的，而且他還推斷出光跨越地球軌道所需要的時間是22分鐘。1676年9月，羅麥預(yù)言預(yù)計11月9日上午5點(diǎn)25分45秒發(fā)生的木衛(wèi)食將推遲10分鐘。巴黎天文臺的科學(xué)家們懷著將信將疑的態(tài)度，觀測并最終證實(shí)了羅麥的預(yù)言。

    羅麥的理論沒有馬上被法國科學(xué)院接受，但得到了著名科學(xué)家惠更斯的贊同。惠更斯根據(jù)他提出的數(shù)據(jù)和地球的半徑第一次計算出了光的傳播速度：214000千米/秒。雖然這個數(shù)值與目前測得的最精確的數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)，但他啟發(fā)了惠更斯對波動說的研究;更重要的是這個結(jié)果的錯誤不在于方法的錯誤，只是源于羅麥對光跨越地球的時間的錯誤推測，現(xiàn)代用羅麥的方法經(jīng)過各種校正后得出的結(jié)果是298000千米/秒，很接近于現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室所測定的精確數(shù)值。

    1725年，英國天文學(xué)家布萊德雷發(fā)現(xiàn)了恒星的光行差現(xiàn)象，以意外的方式證實(shí)了羅麥的理論。剛開始時，他無法解釋這一現(xiàn)象，直到1728年，他在坐船時受到風(fēng)向與船航向的相對關(guān)系的啟發(fā)，認(rèn)識到光的傳播速度與地球公轉(zhuǎn)共同引起了光行差的現(xiàn)象。他用地球公轉(zhuǎn)的速度與光速的比例估算出了太陽光到達(dá)地球需要8分13秒。這個數(shù)值較羅麥法測定的要精確一些。菜德雷測定值證明了羅麥有關(guān)光速有限性的說法。

    光速的測定，成了十七世紀(jì)以來所展開的關(guān)于光的本性的爭論的重要依據(jù)。但是，由于受當(dāng)時實(shí)驗(yàn)環(huán)境的局限，科學(xué)家們只能以天文方法測定光在真空中的傳播速度，還不能解決光受傳播介質(zhì)影響的問題，所以關(guān)于這一問題的爭論始終懸而未決。

    十八世紀(jì)，科學(xué)界是沉悶的，光學(xué)的發(fā)展幾乎處于停滯的狀態(tài)。繼布萊德雷之后，經(jīng)過一個多世紀(jì)的醞釀，到了十九世紀(jì)中期，才出現(xiàn)了新的科學(xué)家和新的方法來測量光速。

    1849年，法國人菲索第一次在地面上設(shè)計實(shí)驗(yàn)裝置來測定光速。他的方法原理與伽利略的相類似。他將一個點(diǎn)光源放在透鏡的焦點(diǎn)處，在透鏡與光源之間放一個齒輪，在透鏡的另一測較遠(yuǎn)處依次放置另一個透鏡和一個平面鏡，平面鏡位于第二個透鏡的焦點(diǎn)處。點(diǎn)光源發(fā)出的光經(jīng)過齒輪和透鏡后變成平行光，平行光經(jīng)過第二個透鏡后又在平面鏡上聚于一點(diǎn)，在平面鏡上反射后按原路返回。由于齒輪有齒隙和齒，當(dāng)光通過齒隙時觀察者就可以看到返回的光，當(dāng)光恰好遇到齒時就會被遮住。從開始到返回的光第一次消失的時間就是光往返一次所用的時間，根據(jù)齒輪的轉(zhuǎn)速，這個時間不難求出。通過這種方法，菲索測得的光速是315000千米/秒。由于齒輪有一定的寬度，用這種方法很難精確的測出光速。

    1850年，法國物理學(xué)家傅科改進(jìn)了菲索的方法，他只用一個透鏡、一面旋轉(zhuǎn)的平面鏡和一個凹面鏡。平行光通過旋轉(zhuǎn)的平面鏡匯聚到凹面鏡的圓心上，同樣用平面鏡的轉(zhuǎn)速可以求出時間。傅科用這種方法測出的光速是298000千米/秒。另外傅科還測出了光在水中的傳播速度，通過與光在空氣中傳播速度的比較，他測出了光由空氣中射入水中的折射率。這個實(shí)驗(yàn)在微粒說已被波動說推翻之后，又一次對微粒說做出了判決，給光的微粒理論帶了最后的沖擊。

    1928年，卡婁拉斯和米太斯塔德首先提出利用克爾盒法來測定光速。1951年，貝奇斯傳德用這種方法測出的光速是299793千米/秒。

    光波是電磁波譜中的一小部分，當(dāng)代人們對電磁波譜中的每一種電磁波都進(jìn)行了精密的測量。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(dāng)它的頻率為某一值時發(fā)生共振。根據(jù)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(dāng)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。5plusmn;0。1千米/秒。1972年，埃文森測得了目前真空中光速的最佳數(shù)值：299792457。4plusmn;0。1米/秒。

    光速的測定在光學(xué)的研究歷程中有著重要的意義。雖然從人們設(shè)法測量光速到人們測量出較為精確的光速共經(jīng)歷了三百多年的時間，但在這期間每一點(diǎn)進(jìn)步都促進(jìn)了幾何光學(xué)和物理光學(xué)的發(fā)展，尤其是在微粒說與波動說的爭論中，光速的測定曾給這一場著名的科學(xué)爭辯提供了非常重要的依據(jù)。

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