測量物體的速度，最先浮現在我們腦海中的，就是找出一定時間下的該物體走過的路程，然後相除。

光速，能不能這樣測呢？

光速測定的歷史沿革：

1.伽利略的燈籠實驗

1638年，義大利科學家伽利略開始了他的實驗：

兩個人A和B站在相距約一英里（約1.6公里）的山頭上，都手提燈籠。A提起燈籠就開始計時，B一看到A提燈籠也提起燈籠，A看到B提起燈籠後停止計時。

伽利略得出的結論是，就算光速是有限的，它也肯定快到不可思議的程度。

義大利佛羅倫斯的實驗學會於1667年再次進行了伽利略的實驗。在兩盞燈相距約一英里的情況下，沒有觀察到任何的延時。用今天的已知光速計算，當時的延時只有11微秒。

2.巧用太陽系計算光速

1675年，在法國巴黎天文臺就職的丹麥天文學家奧勒·羅默，透過觀測木星衛星之相互掩食與理論值相比之差，算出光穿過地球所需要的時間。

原理:

就像日食或是月食一樣，木星和木衛一也會出現“木衛一食“現象。

這是因為木星擋住了太陽的光線。如下圖：（A是太陽，B是木星，DC為被木星遮住Sunny之後的陰影區，木衛一在這區域時難以被觀測到）

奧勒·羅預設為出現“木衛一食“現象的週期是恆定的。當我們在地球上觀測到“木衛一食”現象時，不同的位置（比如地球在G和在F位置時，離木星B距離不同），“木衛一食”現象出現的時間也不同。

所以記錄下看到“木衛一食“現象的不同時間，再計算出這些不同時間下地球與木衛一的距離差，就能計算出光速。

但是當時人們連地球離太陽多遠都不知道，所以羅默只能出估算光橫跨地球的公轉軌道直徑需要22分鐘。

（在當時的條件下，羅默可以說是取得了非凡的結果）

後來荷蘭物理學家、天文學家和數學家，土衛六的發現者，克里斯蒂安·惠更斯，利用羅默的這一資料，加上對地球軌道直徑的估值，計算出光速大約為220,000 km/s，比實際數值低了26%。

3.燈籠實驗的延伸

伽利略測量光速的思路是正確的，只不過當時條件所限，沒法測出。

1849年，法國物理學家阿曼德·斐索，想出了一個儀器。

這個儀器由光源、反光鏡、旋轉的遮版和一個固定在35公里外的反光鏡組成。

當光源發出的光線由轉動的遮板空隙射至遠方的反光鏡被反射回來時，只有在適當的轉速下才能再穿過遮板被偵測到。

當能夠在光源這邊看到反射回來的光時，利用擋板旋轉的週期，和光源與反光鏡之間的距離就能測出光速。

後來，萊昂·傅科進一步完善了斐索的方法，他將旋轉的擋板改為了旋轉的反光鏡組合。

透過測量旋轉反光鏡組合的反射角，測得更精確的光走過這段距離的時間。

傅科在1862年所得出的數值為298,000 km/s，離如今的約299792千米/秒已經非常接近。

改進後的儀器被稱為斐索-傅科儀

4.後來

1856年，威廉·愛德華·韋伯和魯道夫·科爾勞施透過萊頓瓶的放電測量出電磁單位荷和靜電單位荷之比（1/√ε0μ0），並發現這與斐索此前所測得的光速非常接近。

1860年代初，麥克斯韋在發展電磁理論的時候證明，電磁波在真空中的傳播速度和韋伯和科爾勞施得出的比值相等。而又因為該比值和斐索此前所測得的光速十分相近，

所以，麥克斯韋提出，光其實是一種電磁波。

20世紀下半葉，光速的測量準確度隨著諧振腔和鐳射干涉儀的發展而不斷地提升。

至今，公認的光速的精確值為299,792,458 米每秒。

1.伽利略意識到光速是有限的。

在17世紀，笛卡爾認為光速是無限的，而伽利略卻認為光即使傳播的很快，但也需要時間，他首先用實驗來驗證這個問題。在一個黑沉沉的夜晚，伽利略和他的助手到佛羅倫薩郊外面對面站在相隔九公里的兩個山頭上各自拿上一盞有遮光板的提燈，伽利略設想只要測出從他開啟燈到他看見助手的燈光所經歷的時間，再測量出兩個山頭之間的距離，不就可以求出光速了嗎？但是失敗了，因為時間太短了。給人們啟示，要在很長很長的距離上測量。

2.羅默利用“天文鐘”測光速

羅麥算出光速為215000千米/秒。後來還有天文學的另一種重要方法叫光行差法，測得為303000千米/秒。

3.斐索的遮斷法――地面測光速第一人

1849年斐索測得光速315300千米/秒。

4.傅科――地面實驗的重大突破者

1850年法國物理學家傅科改進了斐索的方法，創造了旋轉稜鏡法，測得298000千米/秒。

5.邁克爾遜――光速測定的集大成者

美國物理學家邁克爾遜集中了斐索、傅科等人的實驗儀器，設計出旋轉八角稜鏡法，測得299796千米/秒。6.更先進的方法：用波長和頻率測光速

微波空腔法

1950年英國物理學家埃森測得299792.5千米/秒

7.鐳射測光速

1974年英國國家物理實驗室用二氧化碳鐳射器來測定光速為299792.458千米/秒。

1983年10月第17屆國際計量大會透過“米”的定義：米是光在真空中在1/299792458秒的時間間隔內行程的長度。由於光速成為一定義值，它的不確定度為零，不需要再進行測量，從而結束了300多年來測量光速的歷史。

要想說光速如何測量，首先得說光有速度，就是光速有限，要是象笛卡爾一樣認為光速無限那麼也沒有測量的必要了。

第一個意識到光速有限的是偉大的伽利略，不過伽利略也僅僅是意識到，為什麼這麼說呢？因為他既沒有提出光速有限的理論，這有點難為伽利略了，這要到麥克斯韋那時才有這個理論基礎，不過他也沒有測出光速，因為他把光速想象地太小了，不過這也無所謂了，科學嘛，本來就是在摸索中前進。

伽利略測量光速的方法簡單粗暴，就是安排兩個人站在兩座山頂上，兩個人手裡都拿著一盞燈，其中一個人開啟燈的遮光板，同時記錄時間，對面山頂上的人看到燈光後就開啟自己燈的遮光板，第一個人看到對面燈光後，記錄時間，這樣兩倍山頂的距離除以時間差就是光速了。

伽利略實驗的基礎當然是正確的，但是結果也當然是錯誤的，因為伽利略沒有意識到光速是如此的巨大，另外伽利略也沒有考慮人的反應時間，相對於光速，人的反應時間太長了。

不過這也看出伽利略測量光速也是一時興起，並沒有打算深入研究，因為伽利略最重要的發現就是發現了木星的衛星啊，而且還恬不知恥地用美第奇家族的名字來命名，要是他真的打算研究光速，就應該用星星來測量啊，對於他來說，那是不是手到擒來啊。

伽利略沒有想到，羅默卻想到了。

羅默是丹麥天文學家，當時就職於巴黎天文臺，他發現木星的衛星木衛一在木星上的投影做週期性變化，覺得光速可能是有限的，沒錯，木衛一就是伽利略發現的，所以說伽利略根本就沒有打算深入研究光速。

羅默發現，地球最接近木星時，木衛一的公轉週期是42.5小時，而地球遠離木星時，木衛一從陰影中出現的時間會比預測的時間越來越晚，這隻能說明隨著地球和木星的距離越來越遠，使得光需要更多的時間傳遞訊號，就是說光要透過行星之間增加的距離，使得計時的訊號在第一次和下一次之間因而延長了額外的時間。當地球向木星接近時，情形則正好相反。

羅默經過觀測，得出結論：

這個速度已經很精確了，和目前光速差不多。

但是羅默的資料還有一個問題，那就是地球軌道直徑時多少呢？要是不知道地球軌道直徑那麼也不會知道光速啊，這還需要大神出場。

惠更斯是光學大佬，就是他和牛頓爭論了半輩子光的微粒說和波動說，惠更斯結合天文學和羅默資料，得出光速大約是22萬公里每秒。

這麼熱鬧的事情怎麼會少了爵爺呢？牛頓在《光學》中提出光可以在一秒內穿越地球16.6次，大約是21萬公里每秒，至於怎麼得出來資料，爵爺沒說，應該是參考了羅默的資料，不過憑爵爺的尿性，就是參考了他也不會承認。

需要指出的是，羅默的資料基本準確，只是惠更斯和牛頓計算出來失誤，不過這已經證明了光速有限。

沿著這條路走下去，以後的資料會越來越精確，不過這條路太麻煩了，一觀測就需要好幾年，人生苦短啊，所以還是回到伽利略的老路上來吧。

斐索採用了旋轉齒輪法來測量光速。

如圖所示，斐索的意思是，在光源與鏡子中間放一個齒輪，齒輪的齒恰好能遮住光，齒之間的縫隙又能透過光，在觀察者看來，就會忽明忽暗，而光的反射時間是固定的，因為距離是一定的，而齒輪的速度是可調的，而且也是容易測量的，一明一暗的時間間隔就是光透過這段路程的時間，這和伽利略實驗的理論基礎是一致的，不過可以把時間控制在極小範圍內。

索菲測量的光速大約是31.3萬公里每秒，這已經很接近目前測量的光速值了。

不過這個方法還是有點問題，因為是在用齒輪遮擋光啊，能不能不這麼辦啊，傅科想了想，說要不轉一下鏡子吧。

傅科就是建造傅科擺，證明地球自轉的那位大神，他幾乎同時提出了旋轉鏡法測量光速，而且精度頗高，測定光速為29.8萬公里每秒。

都測量這麼精確了，理論物理學家是不是該站出來說句話了，麥克斯韋說我來吧。

在麥克斯韋方程組中就包含了電磁波速度的計算方法，麥克斯韋根據測量結果計算出了電磁波的速度，結果和光速很近似，不過這也可以理解啊，因為之前的測量都是在空氣中的，麥克斯韋的計算在真空中，那麼可不可以認為光速和電磁波的速度一樣呢？在進一步，光是不是一種電磁波呢？

還沒等麥克斯韋想清楚，上帝就召喚他而去了，這個問題就需要愛因斯坦來解決了。

說到愛因斯坦，自然就要提起邁克爾遜莫雷實驗，雖然愛神一直不承認受到了邁克爾遜莫雷實驗的啟發，但是實驗確實是在他提出狹義相對論之前做的。

不要以為邁克爾遜只做了以太零實驗，他還測定了光速，而且他測定光速可以說是傳統方法測定光速的大成了，他改進了傅科的旋轉鏡法，用旋轉的八面鏡來做實驗。

得出了精確的光速值，至此光速測量應該已經告一段落了，之後的實驗只是用更精密的儀器來做，例如光開光。

1972年，埃爾森測量了真空中的光的波長和頻率，計算出了光速值，這已經是光速測量的終結，因為這是在光的本質上測量光速。

1983年，國際計量大會透過c==299792458米/秒來重新定義了長度單位米，光速作為一個基本單位進入了日常生活，光速的測量也完成了歷史使命。