提問：科學家們是如何測量光速的？

回答:那麼，科學家究竟是如何測量光速的呢？科學家們并沒有。嚴格意義上來說，并沒有真正去測量光速，（通常指真空中光的速度）我們卻準确地知道光速是多少。其速度為：c=299792458ms−1。

這個數據百分百準确，并且沒有任何測量錯誤。但是，Jack說的到底是怎樣得出的一個數據？因為我們知道那是準确的數據，是被定義的數據，然後我們再次得出數據（在一定時間内，一定數量的铯-133原子的輻射能量在超高精度地轉化後消失），從那裡我們定義了公尺（現在的米）。所以說，需要去做的測量隻是一公尺有多遠而已。

我們将光速定義為固定數值，因此所有的測量人員都可以用它來定義自己測量的長度尺寸。測量光速，需要外部的定義，也就是一米有多遠，直到大約1970年，才真正有個界定，實想用這個外部距離定義來測量光速，是很容易實驗的，你隻需要對着鏡子釋放一束光脈沖（釋放時刻設為t=0），直接測量返回時所用的時間。這是雷達和聲呐技術的原理（隻需接收，就可以測出距離和速度）。

這裡有一些背景知識：

公尺最初是在大約1799年定義的，他被定義為赤道和極點距離的1⁄10,000,000，從1889年起，“公尺”被定義為一根鉑棒的長度，它被放在巴黎的一個拱頂上。

從這一個米的定義（和第二個舊的定義），我們測量（使用鏡像計時方法，或基于天文觀測）光的速度大約為299792458，加上非整數位，以及來自測量誤差的誤差條。

最終，我們意識到，有一個米定義的東西，隻有一個有點讓人摸不着頭腦。因此，我們試圖用一種任何人都可以複制的方式來定義它，而不必提及“标準物體”，因此，我們使用光速重新定義了儀表。

如今官方定義為：1⁄299792458，即光一秒内在真空中傳播的距離。用铯定義秒，因此，這與将光的速度定義為上面給出的數字完全等價。我們選擇了這個數字（而不是像300000000這樣更方便的數字），因為這個數字改變了米的定義，隻改變了百分之零點幾，但整數y使一切都變得美好。使用這個定義的一個結果是，任何測量光速的嘗試都是周期性的；必須使用“米”在某個依賴光速的點上來測量光速。因此，當你“測量”光速（真空中）時，你現在實際做的是“測量你的測量儀器有多精确”。

科學家究竟如何測量光速？

真空中的光速為每秒299792458米（約3×108M/s，或30 000公裡/秒（186萬英裡/秒）），是一個普遍的常數。我們可以用許多方法來近似這個常數，并且根據選擇的方法可以改變接近實際值或不确定度的程度。以下是基于結果不确定度的方法列表，按降序排列。

天文測量：這是在1600年後期首次使用的方法，以地球和太陽之間的距離來定量測量光速，因為這隻是一個近似值，結果是光從太陽到地球需要22分鐘。這使得光速為2.2×108m/s，比實際值低26%。

飛行時間技術：在這種方法中，一個測量光束到達兩個放置在遠處的鏡子（在希波利特·菲佐的實驗中是8公裡）和中間的旋轉齒輪所需的時間。該方法得到的光速值為3.15×108m/s。

空腔共振：在這種方法中，我們使用頻率和波長之間的簡單物理關系來測量速度（關系為c=fλ），但對于該波長或頻率，應首先知道。如其他答案所述，微波爐的方法屬于這一類。由埃森-戈登史密斯公司進行的實驗結果表明，速度為2.99792±9×108m/s，誤差為1.400969-6。

圖解：通過觀察木星掩食木衛一的時間來判斷光速

幹涉法（使用激光）：激光是相幹光源，在測量光的速度方面具有最高的精度。美國國家标準與技術研究所于1972年采用該方法測量真空中的光速，不确定度為3.5×10-9。

圖解：幹涉測量法的原理。左：相長幹涉；右：相消幹涉

在所有這些不同的方法中，人們可以簡單地看一下麥斯威爾（在他的1861篇論文中）給出的電磁波方程（光是一個方程）給出的值。c=1ε0μ0√=2.998×108m/s。

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3. forbes-墨舒寒

如有相關内容侵權，請于三十日以内聯系作者删除

轉載還請取得授權，并注意保持完整性和注明出處

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!