光速
light,speed of
光波或電磁波在真棧蚪櫓手械拇ニ俁取?
真空中的光速 真空中的光速是一個(gè)重要的物理常量 ,國(guó)際公認(rèn)值為 c＝299792458米／秒 .17 世紀(jì)前人們以為光速為無(wú)限大,意大利物理學(xué)家G.伽利略曾對(duì)此提出懷疑,并試圖通過實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn),但因過于粗糙而未獲成功.1676年 ,丹麥天文學(xué)家O.C.羅默利用木星衛(wèi)星的星蝕時(shí)間變化證實(shí)光是以有限速度傳播的.1727年,英國(guó)天文學(xué)家J.布拉得雷利用恒星光行差現(xiàn)象估算出光速值為c＝303000千米／秒.
1849年 ,法國(guó)物理學(xué)家 A.H.L.菲佐用旋轉(zhuǎn)齒輪法首次在地面實(shí)驗(yàn)室中成功地進(jìn)行了光速測(cè)量 ,最早的結(jié)果為c＝315000千米／秒.1862年 ,法國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家 J.-B.-L.傅科根據(jù) D.F.J.阿拉戈的設(shè)想用 旋轉(zhuǎn) 鏡法測(cè)得光速為 c ＝（298000±500）千米／秒.19世紀(jì)中葉J.C.麥克斯韋建立了電磁場(chǎng)理論,他根據(jù)電磁波動(dòng)方程曾指出,電磁波在真空中的傳播速度等于靜電單位電量與電磁單位電量的比值,只要在實(shí)驗(yàn)上分別用這兩種單位測(cè)量同一電量（或電流）,就可算出電磁波的波速.1856年,R.科爾勞施和W.韋伯完成了有關(guān)測(cè)量,麥克斯韋根據(jù)他們的數(shù)據(jù)計(jì)算出電磁波在真空中的波速值為 3.1074×105千米／秒 ,此值與菲佐的結(jié)果十分接近,這對(duì)人們確認(rèn)光是電磁波起過很大作用.
1926年 ,美國(guó)物理學(xué)家 A.A.邁克耳孫改進(jìn)了傅科的實(shí)驗(yàn),測(cè)得c＝(299796±4）千米／秒 ,他于1929年在真空中重做了此實(shí)驗(yàn),測(cè)得c＝299774千米／秒 .后來(lái)有人用光開關(guān)（克爾盒）代替齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)以改進(jìn)菲佐的實(shí)驗(yàn),其精度比旋轉(zhuǎn)鏡法提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí).1952年,英國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家K.D.費(fèi)羅姆用微波干涉儀法測(cè)量光速,得c＝(299792.50±0.10)千米／秒 .此值于1957年被推薦為國(guó)際推薦值使用 ,直至1973年.
1972年 ,美國(guó)的 K.M.埃文森等人直接測(cè)量激光頻率γ和真空中的波長(zhǎng)λ,按公式c＝γλ算得c＝（ 299792458 ±1.2 ）米／秒 .1975年第15屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)確認(rèn)上述光速值作為國(guó)際推薦值使用.1983年17屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過了米的新定義 ,在這定義中光速 c＝ 299792458 米／秒為規(guī)定值 ,而長(zhǎng)度單位米由這個(gè)規(guī)定值定義.既然真空中的光速已成為定義值,以后就不需對(duì)光速進(jìn)行任何測(cè)量了.
介質(zhì)中的光速 不同介質(zhì)中有不同的光速值.1850年菲佐用齒輪法測(cè)定了光在水中的速度,證明水中光速小于空氣中的光速.幾乎在同時(shí),傅科用旋轉(zhuǎn)鏡法也測(cè)量了水中的光速,得到了同樣結(jié)論.這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果與光的波動(dòng)說(shuō)相一致而與牛頓的微粒說(shuō)相矛盾（解釋光的折射定律時(shí)）,這對(duì)光的波動(dòng)本性的確立在歷史上曾起過重要作用.1851年,菲佐用干涉法測(cè)量了運(yùn)動(dòng)介質(zhì)中的光速,證實(shí)了 A.-J.菲涅耳的曳引公式.