光速那麼快,是怎麼測量出來的?

2020-12-05 每日科技網

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  前言簡述

  光速真的是被物理學偏愛的東西,現在從資料中知道光速大約30公裡每秒,我們知道這個數字很大,但是具體大到什麼程度?我們可能不了解,生活中接觸最多的高速也就是飛機和高鐵了。接下來是一個直觀點的感受,如果我們以光速在地球旅行,一秒鐘差不多能繞地球八圈。這麼大的速度怎麼去測量哪,測量速度最本質的辦法就是測距離和時間得速度,接下來我看前輩大拿們怎麼測量光速?

  伽利略測光速

  那個時代甚至不知道光既是電磁波,只是認為光是有速度的,那就去測一下。一個夜黑風高的傍晚,伽利略一行四人,攜帶著被改造過的煤油燈(前邊有蓋板,上下抽拉可以放光和擋光)、計時錶分別登上兩座相離很遠但是可以看到山頂,一山上的人放光,另一座山上的人看到光亮後馬上放光,這樣往復循環,在分別有一人計時間和次數,最終通過距離除時間得到速度,理想很豐滿,但是現實卻不盡如意,他失敗了,一是光速太大,而是實驗誤差,如果伽利略知道光速一秒鐘可以繞地球將近七圈,他一定不會去測量光速。

  菲索測光速

  通過旋轉齒輪法測光速,這個實驗設定就很巧妙了,一塊平面鏡,一束光遠,一個齒輪,光照到平面鏡上反射回來被我們看到,中間放上齒輪,通過旋轉齒輪,隨著速度的加快,達到一個特定速度的時候,光正好被輪齒遮擋住,我們知道眼睛到平面鏡距離和齒輪齒數及齒輪轉速可以計算出光速,通過這個實驗當時測的速度為315萬公裡每秒,這已經非常接近光速了。其實質原理也是距離除上時間。

  麥克斯韋、赫茲不經意間的偉大

  麥克斯韋和赫茲首先發現電磁波,其實質也是一種波,那麼其速度就可以用頻率乘上波長,用這種辦法計算出來的速度和菲索測量的光速奇蹟般地相似,通過各種測量最終確定了光就是電磁波。光速的測量可以用波長和頻率求得。

  光速測量儀測光速

  現代設備測光速,利用該設備對發射光進行調製,並在一定距離遠處對光進行解調,得到相位差,再通過發射源與接受源之間的光相位差,測得光速。

  (所有圖片來源網絡,侵刪)

  上邊簡單敘述了幾種光速測量方法,其實也是測量光速的歷史進程,除此之外還有很多其他光速測量的方法如羅默測光,也算是偉大先驅,讀者感興趣都可以去了解一下。

相關焦點

  • 光速測量:光那麼快是怎麼測出來的
    1、光速很快,快到讓人難以想像。以至於一度所有人都認為光速是無限大的。眼睛到鏡子的距離很好得到,齒輪的齒數與轉數也很好得到,光速也就可以很方便地計算出來。這個方法的成功之處就是不再用一個單獨的計時器來計時,這是以前所有測量光速的實驗失敗的根本原因。
  • 光速是宇宙中最快的速度,那麼科學家是怎麼測量它的呢?
    很簡單,讓我們先了解一下,人們從古至今是怎樣測量光速的!我們都知道,光速是宇宙中最快的速度。1849年,阿曼德·斐索測得了光速大約為298000km/s,離現今的299792458m/s已經算是相差很少了。光速那麼快,在1849年,科學家是怎麼得出來的呢?再追溯到1607年那個器材簡陋的時代,伽利略是怎麼求出來的呢?
  • 「科學有道理」光速那麼快,科學家是如何測量的?
    一百多年前,人類歷史上最偉大的科學家愛因斯坦告訴我們:光速是宇宙中最快的速度,沒有什麼可以超過光速。直到今天,儘管偶爾有超光速現象的存在,但是絕大部分科學家仍然把這個理論奉為圭臬,並且很多時候都找到證據解釋那些超光速現象的問題所在。因此,光速作為宇宙最快速度的地位,依然牢不可破。那麼,如此快的光速,科學家是怎麼測量出來的呢?
  • 光速是設計出來的嗎?怎麼測量光速?
    可惜當時天文知識匱乏,對於地球半徑以及軌道的精確度不夠,羅默計算的光速為:214300km/s,與現在的標準值差距很大。羅默雖然沒有算出接近的速度,但是不可否認,羅默找到了非常好的「參照物」。這也是人類第一次測量出來的光速。
  • 你知道『光速』是怎麼被測量出來的
    在光速的問題上物理學界曾經產生過爭執,克卜勒和笛卡爾都認為光的傳播不需要時間,是在瞬時進行的。 但伽利略認為光速雖然傳播得很快,卻是可以測定的,1607年,伽利略進行了最早的測量光速的實驗。但是 由於距離較近,光速太快,很難測算出來,但是提出光速是有限的正確理論。
  • 光速這麼快,它是如何被人類測出來的?
    光速這麼快,它是如何被人類測出來的?眾所周知,光在真空中的傳播速度是299,792,458米/秒(約等於3×10^8m/s),但你知道這個速度是怎麼測量出來的嗎?最開始,包括亞里斯多德在內的科學家們認為光速是無限大的,直到丹麥的天文學家羅默發現了光是以有限的速度傳播,光速的測量才有了真正意義的開始。在太陽系中,行星都是圍繞太陽運動的,木星有一些衛星,例如木衛一,它就是環繞木星運動的。
  • 光速這麼快,它是如何被人類測出來的?
    眾所周知,光在真空中的傳播速度是299,792,458米/秒(約等於3×10^8m/s),但你知道這個速度是怎麼測量出來的嗎?最開始,包括亞里斯多德在內的科學家們認為光速是無限大的,直到丹麥的天文學家羅默發現了光是以有限的速度傳播,光速的測量才有了真正意義的開始。
  • 光速為啥那麼快?看完更暈了……
    如果你去參觀位於法國塞納河左岸的巴黎天文臺,你會看見那裡的牆上有個牌子,上面寫著1676年光速第一次在這裡得到測量。不過,這卻是一次意外的發現。直到1728年,英國天文學家詹姆斯·布拉德雷用其他的辦法測量了光速。布拉德雷以及許多後續的實驗已證實,羅默估計出來的光速比實際的低了約25%。現在,我們已經知道光在真空中的速度為299792458米/秒,而且這是一個精確值,因為米的定義就是基於光速的。為什麼光會這麼快?為什麼不更快一些,或更慢一些?
  • 光速這麼快,是如何被人類測出來的?
    ,他得到的結論是:就算光速是有限的,它也肯定快得不可思議。首先由中學物理知識我們可以知道,木衛一是繞木星作勻速圓周運動的,那麼木衛一衛星蝕的周期應該是不變的。既然屬於電磁波,那麼通過測量光的頻率和波長,根據c=λf,其中f是頻率{Hz(也就是1/s)},λ是波長
  • 光速是如何測量出來的,科學史各種微妙的實驗是否準確?
    光速確實很快,確實很難測。那該怎麼測?這裡就要吹一波,科學家的聰明才智了。快的不好測,我們就把它轉化成好測的量再來測。比如最早的高精度測量光速的方法,齒輪法。光在特定的光路上,兩次通過齒輪的間隙後被觀測者看到。
  • 勇於探索的人——測量光速
    眾所周知,光是自然界中傳播速度最快的,可達到每秒三十萬千米。人是怎麼測出光速的呢?從17世紀開始,有很多科學家開始研究測量光速,並做了大量的試驗。第一個想出辦法測量光速的是伽利略。1607年,他從光走直線的特性中獲得靈感,做了一個實驗:他先讓2個人手提一盞前面有蓋的信號燈,分別站在兩個山頭上,兩山相距1.5千米。
  • 光速是如何測量出來的?
    還記得自己曾經在中學課本上看到一個關於伽利略測量光速的故事。他的方法是讓兩個人分別站在相距一英裡的兩座山上,每個人拿一個燈,第一個人先舉起燈,當第二個人看到第一個人的燈時立即舉起自己的燈,從第一個人舉起燈到他看到第二個人的燈的時間間隔就是光傳播兩英裡的時間。
  • 光速如此之快是如何測量的?追溯幾百年來科學家測量光速的艱辛歷程!
    有一位父親碰到這樣的問題(相信你也遇到過),說自己女兒問他光速是怎麼算出來的。這個問題令我很感動,雖然過去回答過此類問題,也忍不住給這位父親在解釋一下。但網絡有的人就不像這位爸爸這麼謙虛了,少了一些科學素養,我的貼子中一提到光速,他們就質問:光速每秒多少多少米是怎麼來的?你到量過?還弄那麼多的數字,故弄玄虛。還說世界最快的是眼光,一下子就看到了億萬光年。對諸如此類質問除了噴飯還會有幾許悲哀,正是這種人多了一些,社會進步才更加艱難。如果社會多有一些像這一對父女的精神,就會更加清明。
  • 光速是怎樣測算出來的,為什麼光速不能被超越?
    眾所周知,真空中的光速是目前所發現的自然界物體運動的最大速度(我們的討論範圍不包括量子力學)。光速在真空中傳播每秒鐘約30萬公裡(299792.458km/s),太陽光以光速傳送到地球需要大約8分鐘的時間。阿爾伯特·愛因斯坦在他的相對論裡提出光速是不可以超越的,那麼為什麼光速不能被超越呢?
  • 光速大約30萬公裡/秒,這是怎麼測量出來的?
    這裡的計算對光速的測量也是適用的,只要我們知道光通過的距離,以及中間經過的時間,就能計算出光速。早在伽利略時代,偉大的伽利略就提出了通過測量光通過距離和時間來測量光速的原理,但是,遺憾的是,條件所限,他能採用的最長測量距離只有幾千米,
  • 引力的傳播速度是光速,科學家是如何測量出來的?
    在愛因斯坦的相對論中,光速是恆定的,並且是不可超越的,但在宇宙間能夠達到光速的不僅僅只有光,還有引力、磁場和電場,同樣它們也能以光速進行傳播。按照牛頓的經典力學來說,引力是瞬間作用的,不過愛因斯坦卻認為引力波與光速一致,而後來終於有科學家們證實了引力波的速度,與光速達到了一致。
  • 光速是怎麼算出來的?
    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。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,如果迅速地打開手燈,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。
  • 光速應該怎麼測量?教用你家的一臺家電,測得比牛頓還準
    哈嘍朋友們,【科學有道理】之光速測量欄目,不知不覺已經講到第三期了。從古希臘時期亞里斯多德認為的光速無限,到科學大神伽利略測量失敗,再到牛頓時代測量的非常粗略的光速數據,最後到麥可孫精確測量光速,人類測量的方法不斷改進,對光速的認識也越來越準確。不過,說到底,這些都是近似值。
  • 光速這麼快,這麼來測量?科學家充滿奇思妙想
    光是宇宙中傳播速度最快的物質,而且光速時恆定不變的,光的速度大約是每秒30萬公裡,準確的來說應該是299792458m/s。古代關於光速的認識最早關於光速的記載來自於古希臘,面對光速這個問題,希臘哲學家又不同的看法,然而,那個時代光速無法測量,雙方也都無法否定對方。哲學家恩培多克勒斯認為太陽的光到達地球需要時間,而亞里斯多德則認為光速時瞬間傳播的,也就是超速度的,對光速的測量時沒有有意義的。
  • 要有光:人類是怎麼測量光速的?
    伽利略也承認,自己的實驗沒辦法給出確切的光速,他只知道,光的速度一定非常快。他沒有猜錯:如今我們已經可以計算出,光行走兩英裡所需要的時間大約是11微妙,這是不可能被人所察覺的。雖然這個燈籠實驗質樸得有點好笑,但是這個嘗試卻為光速的測定開了先河。作為科學界的紅人,伽利略也引領時尚,為這個物理問題帶來了不少關注。