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  • 1 # 過去的那些人

    首先,光速不是計算出來的,準確來說是測量出來,畢竟光本來便是客觀存在的事物,科學家是以參照物來測量出它的速度。

    自古以來有幾位物理學家測量光速,他們的方法如下:

    1.1607年,天文物理學家伽利略做了最早的光測速:方法很簡答,便是讓兩個實驗者在夜間每人各帶一盞遮蔽著的燈,站在相距約1.6km的兩個山頂上,第一個實驗者先開啟燈,同時記下開燈的時間,第二個實驗者看到傳來的燈光後,立刻開啟自己的燈,第一個實驗者看到第二個實驗者的燈光後,再立刻記下時間.然後根據記下的時間間隔和兩山頂間的距離計算出光的傳播速度. 其實這樣存在許多問題,測試者的反應速度也算在其中,不是真正的光速。

    2.1676年丹麥天文學家羅默(1644~1710)用天文觀測的方法,發現光是以有限速度傳播的.利用羅默觀測到的資料可以計算出光速的大小.這種方法就屬於利用大距離的方法.

    3.1849年法國物理學家斐索(1819~1896)首先在地面上測出了光速.以後又有許多科學家採用了更精確的方法測定光速.

    4.美國物理學家邁克耳遜(1852~1931)的旋轉稜鏡法,測出光速為c=(299796±4)km/s.

    科學家們一直努力更精確地測定光速.

    1970年以後,開始利用鐳射測量光速.鐳射測速法大大提高了測量的精確度.

    根據1975年第十五屆國際計量大會決議,真空中光速的最可靠值定為 c=(299792458±1) m/s

    在簡單的計算中,可取3.0×108m/s

  • 2 # 量子貓

    實際上問光速是怎麼計算的或者是怎麼測量的問題本身在今天已經喪失意義了。在光速還沒有被很好認識的時代,我們有測量光速的這種行為。

    可是後來歷經百年的探索,最終愛因斯坦創立了相對論,相對論的一個基本假設,或者說是公理:“光在真空中的傳播速度是一個常量,一般記作C,它是一個不變的恆定量!”

    我希望大家記住的是,這是假設,也是一個公理,現代物理學都建立在最基本的公理之上,我們是沒有辦法證明它的,或者說我們現在還沒有找到證明的方法,因此光速這個問題的的問法應該是,它是怎麼定義的。

    這麼說吧,路程可以變,時間可以變,唯獨光速是不變的,國際計量大會在1983年就給出了現代物理學中的光速定義,光速就被強制定義為:299,792,458m/s!

    請注意!請注意!請注意!這個速度是被定義出來的,不是計算和測量出來的,而1米的定義就是1/299792458米內,光在真空中所走過的距離。

    注:明年將召開的國際計量大會就要討論對秒的重新定義問題,由於中國計量科學院在2014年成功研製了NIM5鐳射冷卻—銫原子噴泉鍾,使得我過在國際計量大會上的地位就大大提升了,這標誌著中國是繼英、法、美、德、意、日和俄羅斯之後,成為第八個得到國際計量局認可,參與制定國際原子時的國家。在國際標準時間的產生過程當中,我們不僅具備了話語權,更具備了表決權。

    好了,我的回答就到這裡了。

  • 3 # 大沙810

    測量電磁波速度就好了,波長好幾米,很容易測量吧,頻率機器設定的,已知量。波長*頻率就是波速。還有其他方法,可以百度。

  • 4 # 瘋狗的輕武

    我就是最早發現光速那個大佬的測定法吧,那個大佬叫羅默,所以我們也把這種測定法叫羅默測定法。

    好吧,羅默這個畫像讓我想起了一個非常有名氣的表情包

    好了不扯淡

    羅默是根據觀測木衛一這個衛星來算光速的

    咱們看上邊這個圖,A是太陽,E、H那個大圓圈是地球軌道。B是木星,那個小圓圈是木衛一的軌道。

    木衛一繞木星轉到CD中間陰影區的時候被木星擋住,從地球上看不到。

    然後我再把圖片標記一下

    箭頭代表著公轉軌跡,我們先看F和G,這時候地球是在逐漸接近木星,當地球在F點的時候,發現木衛一進入了C點,也就是消失了。然後地球運動到G點,木衛一到了D點,也就是又出現了。

    但問題來了,F點到C點的距離比G點到D點的距離遠的多。也就是說,他消失的時候我們要花更長的時間才能發現,而重新出現則更快就能發現。

    而L和K這邊就不一樣,因為地球這個時候是在遠離木星的軌道上,從L點觀察到木衛一進入C點消失比較快,而從K點觀測到木衛一從D點出現比較慢。

    然後羅默就發現,地球在靠近木星和遠離木星的軌道中,木衛一消失的時間是不一樣的。

    以此判定光是有傳播速度的,當時他計算出光的傳播速度應該為2.25x10的八次方。雖然和現代光速約等於3x10的八次方還有些差距。但以當時的條件來說,能做出這麼個判斷已經很牛逼了

  • 5 # 貓先生內涵科普

    《聖經》裡面記載,上帝創造世界的第一件事情,就是先來——光!可見光的地位非同一般。那麼光速又是怎麼測算出來的呢,這就是一部小小的人類文明科技發展史啦。

    哲學家的年代,全靠猜

    古希臘時代,亞里士多德這批偉大的哲學家們,就已經很注意光了。

    但是說到測量,很可惜啊,在那個時代,阿拉伯數字(其實是印度人發明的)傳入西方世界還要再等待一千年左右,世界上還沒有一個能準確記錄時間的工具,甚至零還沒有被創造出來,你想要一把現代意義的尺子還得等待至少五百年。

    能隨便猜猜,也是盡力啦,我也很無奈啊。

    觀星者們

    人類是一直仰望星空的種族,真正意義上第一次測量光的行為,當然是由天文學家們來完成。

    丹麥的天文學家歐爾.羅麥,於1676年,第一次提供了光的較為可靠的資料。他是根據觀察木衛和木星的凌日時間差別,來估算光速的,當然由於他測量到的木星和地球距離變化並不準確,所以他的光速為22.53Km/s。

    不過這仍舊是一項了不起的成就。

    機械師們的努力

    時間來到1849年,同學們應該知道,這時候已經經歷了第一次工業革命,人類即將邁入電氣時代的前夜,機械製造水平可是相當的厲害了,順利成章,法國物理學家斐索利用高速齒輪進行這項工作,資料的準確度再次上了一個臺階。

    1862年,傅科發展出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。透過逐漸加快轉鏡轉速,讓返回的光恰恰在稜鏡的下一個面上,再透過半透鏡M觀察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±4Km/s。

    現代的手段

    發明了電之後,一切都簡便很多;當然我們還有了鐳射,那就更是如虎添翼。

    現在我們透過發射非常接近單色光的鐳射,透過鐳射干涉儀,精確的測量出波長,再根據:光速=波長X頻率——得出誤差低至十億分之四的標準光速。

    結語和一點題外話

    簡單的測量光速是一個技術活,但沒有理論的指引,一切技術都無從著力。在光速理論發展中,起到決定性指導作用的,一個是麥克斯韋,他成功地將電力和磁力的理論統一起來,才有了光傳播的真正的理論。另一個是愛因斯坦,是他指出了真空光速不變的真相,逼近了宇宙的真相。

    光經歷了這麼的過去,它的未來將會如何,我們仍舊在期待著。

    我是貓先生,感謝閱讀。

  • 6 # 郭哥聊科學

    答:光速定義值:c=299792458m/s=299792.458km/s;光速計算值:c=(299792.50±0.10)km/s (一般取300000km/s)人類為了測量光速經歷了艱難的歷程。

    光速跑得實在是太快了,它繞地球赤道跑一圈的時間還不到1/7秒。所以大多數古代學者,包括原則上不承認瞬時作用原理的亞里士多德在內,都認為光速是無限大的。近代的開普勒和笛卡爾也持這種看法。

    1638年,伽利略在《關於力學和位置運動兩門新科學的對話和數學證明》一書中指出:光速是有限的,而且還提出,“具有熟練技巧”的兩個觀測者,如果迅速地開啟手燈,就有可能測出光的速度。伽利略不但預見到光速有限,也提出了測量光速的任務,開始了人類光速測量光速的艱難歷程。

    伽利略測光速沒有結果

    伽利略根據自己的設想,進行了人類第一次對光速大小的測定。然而光線傳播的速度太快了,伽利略在地面上測光速的這第一次實驗不可能測出光速。不僅伽利略沒有成功,在19世紀以前,沒有一個人在地面上成功地測量了光速的。

    羅默用天文方法測光速

    1675年,丹麥天文學家羅默(O.Roemer)對木星各衛星的執行週期進行了測量。幾個月後,當他再次測量時發現,兩次測量的結果不同。羅默能得出的惟一的邏輯結論,就是木衛蝕所推遲的時間正好相當於來自木星衛星上的光穿過地球軌道直徑這段額外距離所用的時間。羅默算出的光速值就只有27.6萬千米/秒了,與現代光速值相比明顯偏小。但是,作為對光速的第一次成功的測量,羅默的方法被載入了史冊。

    佈雷德利的望遠鏡法

    1728年 ,英國的佈雷德利(James Bradley)於也對光速進行了測量。他採用的也是天文方法,不過與羅默的天文方法不同。他利用天龍座的天棓四星發現,在相應的6個月的時間內,它的方向角改變了40秒,約為直角的1/10000。這表明,相對於垂直方向的傾斜角應約為20秒。利用這種方法佈雷德利求出的光速值為31.29萬千米/秒。

    斐索的地面測量法

    1849年,斐索(Fizeau)利用非天文方法首次測出了光速。他所採用的正是伽利略在測光速嘗試中所沒有做的方法,這就是光束透過地球上相對較短的距離時,對所需的較小的時間間隔進行精確測量。得到光速值為313111千米/秒。這個結果比光速值約高出5%,但若考慮到他所使用的儀器的限制,這一結果已是相當精確的了。

    邁克爾遜的精確測量

    1862年,麥克斯韋(J.C.Maxwell)推匯出電磁效應傳播時所遵循的波動方程,傳播速度為兩個可測量的常數的乘積,這與1857年科爾勞施(F.Kohlrausch)得到的值及韋伯(W.Weber)求出的電訊號在導線中傳播的速度值相符合,並促使邁克爾遜(Michelson)於1878年進行了有決定意義的實驗測量。邁克爾遜在實驗的所有方面都煞費苦心,其實驗結果精確到了1%以下。透過這次測量和邁克爾遜以後的多次實驗,人們知道,光速約為300000千米/秒。

  • 7 # 心繫宇宙天地寬

    題主的問題問的是光速是怎麼“算”出來的,所以這裡不提試驗方法獲得光速數值,只說理論計算如何獲知光速數值。

    根據麥克斯韋方程組可以算出電磁場的傳播速度為光速。

    麥克斯韋方程組是一組描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關係的偏微分方程。由四個方程組成,分別是:描述電荷如何產生電場的高斯定律、表明磁單極子不存在的高斯磁定律、解釋時變磁場如何產生電場的法拉第感應定律,以及說明電流和時變電場怎樣產生磁場的麥克斯韋-安培定律。

    根據法拉第感應定律,時變磁場會生成電場,根據麥克斯韋-安培定律,時變電場又生成了磁場,這不斷的迴圈使得電磁波能夠以光速傳播於空間。

    其中的介電常數ε0和磁導率μ0是透過實驗測定出來的。

    真空介電常量即真空電容率ε0=8.854187817×10^(-12)F/m

    真空磁導率µ0 = 4π×10^−7 V·s/(A·m) ≈ 1.2566370614...×10^−6 H·m^−1

    麥克斯韋透過對比計算結果與天文學測量獲得的光速數值,判定光波就是一種電磁波,光輻射就是一種電磁輻射。

  • 8 # 彭曉韜

    目前測量光速的方法有很多種,有直接和間接兩種方法:直接法是測量光脈衝在已知距離兩點的時差;間接法是利用已知波長、頻率的光的干涉條紋變化來反算光速。

    但目前測量光速的方法都不能測量出真實的真空中運動光源產生的光的速度!

    因為無論直接法還是間接法都無法做到在真空中進行或用基線法測量光在兩點之間實際消耗的時間,更無法讓光源在真空中高速運動來提供所需的運動光源產生的光。這也是為什麼目前實際測量得到的光速是基本恆定的原因:因為所測量的光速都相對測量裝置靜止光源/次生光源(測量裝置中的透鏡/反射鏡等)產生的、本來就相對測量裝置速度恆定的光。其測量結果如果不一致才是怪事了!

    本人設計了一種直接測量入射光真實速度的方法:利用兩顆通視的地球同步衛星對太陽等天體產生的光進行基線法測量,這樣即可避免大氣層的影響,又能得到真空中高速運動光源產生的光,還避免了測量裝置對入射光的改變與干擾。希望有條件的研究單位能把此項實驗工作提上議事日程。

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