光速
light,speed of
光波或電磁波在真空或介質(zhì)中的傳播速度.
真空中的光速 真空中的光速是一個重要的物理常量 ,國際公認值為 c＝299792458米／秒 .17 世紀前人們以為光速為無限大,意大利物理學家G.伽利略曾對此提出懷疑,并試圖通過實驗來檢驗,但因過于粗糙而未獲成功.1676年 ,丹麥天文學家O.C.羅默利用木星衛(wèi)星的星蝕時間變化證實光是以有限速度傳播的.1727年,英國天文學家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 ,法國物理學家 A.H.L.菲佐用旋轉(zhuǎn)齒輪法首次在地面實驗室中成功地進行了光速測量 ,最早的結(jié)果為c＝315000千米／秒.1862年 ,法國實驗物理學家 J.-B.-L.傅科根據(jù) D.F.J.阿拉戈的設想用 旋轉(zhuǎn) 鏡法測得光速為 c ＝（298000±500）千米／秒.19世紀中葉J.C.麥克斯韋建立了電磁場理論,他根據(jù)電磁波動方程曾指出,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,只要在實驗上分別用這兩種單位測量同一電量（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)測量,麥克斯韋根據(jù)他們的數(shù)據(jù)計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,這對人們確認光是電磁波起過很大作用.
1926年 ,美國物理學家 A.A.邁克耳孫改進了傅科的實驗,測得c＝(299796±4）千米／秒 ,他于1929年在真空中重做了此實驗,測得c＝299774千米／秒 .后來有人用光開關(guān)（克爾盒）代替齒輪轉(zhuǎn)動以改進菲佐的實驗,其精度比旋轉(zhuǎn)鏡法提高了兩個數(shù)量級.1952年,英國實驗物理學家K.D.費羅姆用微波干涉儀法測量光速,得c＝(299792.50±0.10)千米／秒 .此值于1957年被推薦為國際推薦值使用 ,直至1973年.
1972年 ,美國的 K.M.埃文森等人直接測量激光頻率γ和真空中的波長λ,按公式c＝γλ算得c＝（ 299792458 ±1.2 ）米／秒 .1975年第15屆國際計量大會確認上述光速值作為國際推薦值使用.1983年17屆國際計量大會通過了米的新定義 ,在這定義中光速 c＝ 299792458 米／秒為規(guī)定值 ,而長度單位米由這個規(guī)定值定義.既然真空中的光速已成為定義值,以后就不需對光速進行任何測量了.
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,傅科用旋轉(zhuǎn)鏡法也測量了水中的光速,得到了同樣結(jié)論.這一實驗結(jié)果與光的波動說相一致而與牛頓的微粒說相矛盾（解釋光的折射定律時）,這對光的波動本性的確立在歷史上曾起過重要作用.1851年,菲佐用干涉法測量了運動介質(zhì)中的光速,證實了 A.-J.菲涅耳的曳引公式.