Lysets hastighet er også en viktig parameter for lys, dens bestemmelse i historien om utviklingen av optikk har en veldig spesiell og viktig betydning, ikke bare for å fremme den dype utviklingen av optiske eksperimenter, men også for å bryte det tradisjonelle konseptet med lysets hastighet uendelig. I utviklingen av det teoretiske studiet av fysikk gir bestemmelsen av lyshastigheten for partikkelteorien og fluktuasjonsteorien i debatten grunnlag for vurdering, og fremmer til syvende og sist oppdagelsen og utviklingen av Einsteins relativitetsteori.
Hvordan lysets hastighet måles
1. Prolog til måling av lysets hastighet
Det var en strid i fysikk om lysets hastighet. Både Kepler og Descartes trodde at lys reiste uten tid og på et øyeblikk. Galileo mente at lysets hastighet, selv om den var uvanlig høy, kunne måles, og i 1607 utførte Galileo det tidligste eksperimentet for å måle lysets hastighet. Galileos målemetode er å la to personer stå 1,6093 km fra hverandre på toppen av to fjell, hver med en lampe, den første personen til å heve lampen, da den andre personen så den første personens lampe umiddelbart hevet sin egen lampe, fra kl. den første personen til å heve lampen for å se den andre personens lampe er intervallet mellom lysets forplantningstid, og deretter i henhold til avstanden mellom de to stedene vil være i stand til å få lysets forplantningshastighet. Men på grunn av hastigheten på lysutbredelsen er for rask, kombinert med observatøren må også ha en viss reaksjonstid, så Galileos forsøk lyktes ikke, men Galileos eksperiment er åpningen av menneskets historie på lysets forplantningshastighet for å måle opptakt til studiet.
2. Astronomisk måling
I 1676 foreslo den danske astronomen Rømer først en mer effektiv metode for å måle lysets hastighet. Enhver periodisk prosess kan brukes som en "klokke", og han lyktes i å finne klokken til Jupiter, som er veldig langt borte fra jorden: en satellitt overskygget av Jupiter hver bestemt periode. Han observerte at tiden mellom to påfølgende satellittformørkelser, når jorden tilbake fra Jupiter-bevegelsen, enn jordens bevegelse mot Jupiter lenger enn tidsforskjellen på ca. 15 s. Romer gjennom observasjonen av Jupiters satellittformørkelser og jordens banediameter på lyshastigheten: 214300 km per sekund. denne verdien fra lyshastigheten av nøyaktigheten til verdien av forskjellen er veldig stor, men dette er ikke målemetoden er ikke riktig, det viktigste er at da Kjenn radiusen til jordens bane er bare en tilnærming, mens målingen av satellittformørkelsesperioden ikke er nøyaktig nok. Senere brukte forskerne den fotografiske metoden for å måle tidspunktet for Jupiters satellittformørkelser, og nøyaktigheten av målingen av jordens baneradius er forbedret, ved å bruke Romer-metoden for å finne at lysets forplantningshastighet er 299840 per sekund 60 km, svært nær den nøyaktige verdien av moderne laboratoriemålinger.
I 1728 målte den engelske astronomen Bradley lysets hastighet ved å bruke metoden for lysvandringsforskjellen til stjerner. Mens han observerte stjerner på jorden, la Bradley merke til at de tilsynelatende posisjonene til stjernene var i konstant endring, og at alle stjernene i løpet av et år så ut til å gå i bane rundt en ellipse med like halvlange akser rundt senit i en uke. Han tilskrev dette fenomenet at det tok litt tid før lyset fra stjernene reiste til bakken, og at jorden i løpet av denne tiden hadde endret posisjon ved rotasjon, hvorfra han målte lyshastigheten til å være 299 930 km pr. sekund.
3. Girmåling
I 1849 brukte den franske forskeren Fissot først en designet eksperimentell enhet for å bestemme hastigheten på lysets utbredelse, og måleprinsippet hans var likt det til Galileo. Han plasserte en punktlyskilde i brennpunktet til linsen, mellom linsen og lyskilden for å sette et tannhjul, i linsen på den andre siden av den andre siden av den andre linsen og et plant speil plassert etter tur, plan speil er plassert i fokus på den andre linsen. Punkt lyskilde utstedt av lyset gjennom tannhjul og linser inn i parallell lys, parallelt lys gjennom den andre linsen og deretter i planet speil samlet på et punkt, i planet speil etter refleksjon i den opprinnelige veien tilbake. Siden giret har et gap og tenner, når lyset passerer gjennom gapet når observatøren kan se returlyset, når lyset tilfeldigvis møter, vil tennene bli skjult. Tiden fra begynnelsen til det første lyset forsvinner er tiden det tar for lyset å ta én rundtur, og i henhold til hastigheten på girene er ikke denne tiden vanskelig å finne ut. På denne måten målte Fischer lyshastigheten til å være 315,000 kilometer per sekund, og fordi tannhjulene hadde en viss bredde, var det vanskelig å nøyaktig måle hastigheten på lysets utbredelse ved hjelp av denne metoden.
I 1850 forbedret den franske fysikeren Foucault Fissos metode ved kun å bruke en linse, et roterende plant speil og et konkavt speil. Parallelt lys konvergerer på midten av det konkave speilet gjennom det roterende planspeilet, og den samme rotasjonshastigheten til planspeilet kan brukes til å finne rundturtiden til lysstrålen, og lyshastigheten målt på denne måten er 298 ,000km per sekund.
4. Mikrobølgemålingsmetode
Lysbølger er en liten del av det elektromagnetiske spekteret, forskere av det elektromagnetiske spekteret av hver type elektromagnetiske bølgeparametere utføres presisjonsmålinger. 1950 foreslo Eisen en hulromsresonansmetode for å måle lysets hastighet. Måleprinsippet er: Mikrobølgeovn gjennom hulrommet, når frekvensen er en viss verdi vil resonere, resonansbølgelengden λ og resonanshulen til omkretsen av omkretsen av forholdet mellom R som:
R=2.404825λ
Og da i henhold til produktet av bølgelengde og frekvens vil få lysets hastighet. Ved å nøyaktig måle diameteren til resonanshulen kan bestemme den nøyaktige resonansbølgelengden, mens diameteren til hulrommet kan måles nøyaktig ved interferometriske metoder, kan den elektromagnetiske frekvensen bestemmes nøyaktig ved trinn-for-trinn differensialfrekvensmetode. Eisen med sin foreslåtte metode for å få lysets hastighet for 299792,5 s 1 km per sekund, målenøyaktigheten på 10-7.
5. Lasermåling
I 1972 brukte National Institute of Standards and Technology (NIST) i Boulder, Colorado, USA, laserinterferometri for å bestemme lyshastigheten, og ga c=299792456.2±1.1m/s, og oppnå en målenøyaktighet på opptil 10-9, som er 100 ganger mer nøyaktig enn den forrige målingen. Siden lignende eksperimenter ga lignende verdier for lysets hastighet, anbefalte den 17. internasjonale konferansen om vekter og mål i 1983 299792458m/s som verdien for lysets hastighet.
Bildekronologi for lyshastighetsmålinger
Lysets hastighet har vært på en reise på mer enn 300 år med målinger og er endelig ferdigstilt. I undersøkelsesprosessen kombinerte forskere perfekt teori og praksis, beregning og måling, og oppnådde til slutt en nøyaktig verdi av lysets hastighet.
Bestemmelsen av lysets hastighet påvirker ikke bare definisjonen av enheten "meter", men hjelper også videre forskning. Standardenheter som lysets hastighet og "måleren" kan virke trivielle, men de har vært vitne til utviklingen av menneskelig sivilisasjon. Vitenskapen har ingen grenser, og menneskehetens reise for å utforske verden har akkurat begynt.
