170多年前测量光速的方法，可谓是天才的构想！

发布时间：2023-09-25 12:31:56 所属栏目：外闻来源：互联网

导读： 　　根据现代物理学的理论计算，当没有其他物体干扰时，光线通过真空的速度约等于每立方厘米8.31 * 10^¹²米/秒，由此可知，在1秒钟的时间内，大约可以有7个半周绕地球的运动。

　　根据现代物理学的理论计算，当没有其他物体干扰时，光线通过真空的速度约等于每立方厘米8.31 * 10^¹²米/秒，由此可知，在1秒钟的时间内，大约可以有7个半周绕地球的运动。

　　显而易见的是，想要测量如此快的速度，难度是相当高的。不过早在170多年前，就有人利用一种巧妙的方法测量出光速大约是每秒钟31.53万公里，尽管测得的光速与实际情况存在着一定的误差，但以当时的条件来讲，这已经非常难得了，甚至可以说，170多年前测量光速的方法，可谓是天才的构思。下面我们来看看这具体是怎么回事。

　　简单来讲，木卫一是木星的一颗卫星，从我们地球上看来，在围绕着木星公转的过程中，木卫一有时候会绕到木星的“背后”去，看上去就像突然消失了一样，过一段时间之后，它又会从木星的“背后”转到“前面”来，看上去就好像突然出现一样，这种现象就被称为“木卫一蚀”。

　　要知道地球和木星的公转并不是同步进行的，这就会导致地球与木星的距离有时候会处于“不断拉长”的状态，有时候却会出现“不断缩短”的状态。奥勒·罗默发现，当地球与木星的距离“不断拉长”时，木卫一的“突然消失”和“突然出现”之间的时间间隔会长一些，而当地球与木星的距离“不断缩短”时，情况却恰好相反。

　　奥勒·罗默据此认为，“木卫一”的公转周期是不会改变的，之所以会出现这种现象，其实就是因为光速是有限的，距离越远，“木卫一”发出的光抵达地球的时间就越长，反之亦然，而如果光速是无限的，这种现象就不可能发生。

　　在此之后，“光速是有限的”这一观点得到了科学界的普遍认同，于是科学家们就开始致力于测量光速的具体数值，怎么测量呢？有两种方法，一种是通过天文观测数据来估算，但由于观测水平的限制，这种方法的误差其实非常大，比如说当时的天文学家克里斯蒂安·惠更斯就根据观测数据计算出，光速大约是每秒钟22万公里（这也差得太多了）。

　　另一种办法则是在平行时代的地球表面通过一系列的实验的方法来直接测量电磁波的光速，但由于电磁波的光速实在是太快了，因此在接下来的很长一段时间里，科学家们都没有找到什么好办法。

　　直到170多年前（也就是19世纪中叶），物理学家阿曼德·斐索才以一种可谓是天才的构思，设计出了一个巧妙的方法，终于较为准确地测量出了光速。其实这个方法的原理并不复杂，只需要一个光源、一个齿轮和一面镜子就可以了，为了方便理解，我们不妨来看图说话。

　　我们把光源放在一个齿轮的后面，在齿轮不动的情况下，光源发出的光会从齿轮的缝隙中穿过，在经过镜子的反射之后，反射回来的光又会从齿轮的同一个缝隙中穿过，在角度合适的情况下，此时位于齿轮后面的观测者，就可以看到从镜子反射回来的光。

　　这种情况简单来讲就是，光源每一次发出的光从齿轮的缝隙中穿过，然后再通过镜子反射回来的时候，都会刚好被齿轮挡住，如此一来，观测者就会一直看不到镜子反射回来的光。

　　在此基础下，假如我们让这个齿轮的转速进一步地加快，那么当齿轮的转速加快到一个特定的值的时候，又会出现另一种特殊的情况，即：光源每一次发出的光从齿轮的一个缝隙中穿过，然后再通过镜子反射回来的时候，都会刚好穿过齿轮的下一个缝隙，如此一来，观测者就可以一直看到镜子反射回来的光。

　　在上述的两种特殊的情况中，齿轮的转速、齿速以及光行距离都是可以精确测量的，而我们只需要知道了这些数据，就可以轻松计算出光的速度到底有多快。这样一来，我们就可以通过光速不变原理来推算出宇宙膨胀的速度了。

（编辑：开发网_开封站长网）

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