科学家是如何测量光速的？

测量物体的速度，最先浮现在我们脑海中的，就是找出一定时间下的该物体走过的路程，然后相除。

光速，能不能这样测呢？

光速测定的历史沿革：

1.伽利略的灯笼实验

1638年，意大利科学家伽利略开始了他的实验：

两个人A和B站在相距约一英里（约1.6公里）的山头上，都手提灯笼。A提起灯笼就开始计时，B一看到A提灯笼也提起灯笼，A看到B提起灯笼后停止计时。

伽利略得出的结论是，就算光速是有限的，它也肯定快到不可思议的程度。

意大利佛罗伦斯的实验学会于1667年再次进行了伽利略的实验。在两盏灯相距约一英里的情况下，没有观察到任何的延时。用今天的已知光速计算，当时的延时只有11微秒。

2.巧用太阳系计算光速

1675年，在法国巴黎天文台就职的丹麦天文学家奥勒·罗默，通过观测木星卫星之相互掩食与理论值相比之差，算出光穿过地球所需要的时间。

原理:

就像日食或是月食一样，木星和木卫一也会出现“木卫一食“现象。

这是因为木星挡住了太阳的光线。如下图：（A是太阳，B是木星，DC为被木星遮住阳光之后的阴影区，木卫一在这区域时难以被观测到）

奥勒·罗默认为出现“木卫一食“现象的周期是恒定的。当我们在地球上观测到“木卫一食”现象时，不同的位置（比如地球在G和在F位置时，离木星B距离不同），“木卫一食”现象出现的时间也不同。

所以记录下看到“木卫一食“现象的不同时间，再计算出这些不同时间下地球与木卫一的距离差，就能计算出光速。

但是当时人们连地球离太阳多远都不知道，所以罗默只能出估算光横跨地球的公转轨道直径需要22分钟。

（在当时的条件下，罗默可以说是取得了非凡的结果）

后来荷兰物理学家、天文学家和数学家，土卫六的发现者，克里斯蒂安·惠更斯，利用罗默的这一数据，加上对地球轨道直径的估值，计算出光速大约为220,000 km/s，比实际数值低了26%。

3.灯笼实验的延伸

伽利略测量光速的思路是正确的，只不过当时条件所限，没法测出。

1849年，法国物理学家阿曼德·斐索，想出了一个仪器。

这个仪器由光源、反光镜、旋转的遮版和一个固定在35公里外的反光镜组成。

当光源发出的光线由转动的遮板空隙射至远方的反光镜被反射回来时，只有在适当的转速下才能再穿过遮板被侦测到。

当能够在光源这边看到反射回来的光时，利用挡板旋转的周期，和光源与反光镜之间的距离就能测出光速。

后来，莱昂·傅科进一步完善了斐索的方法，他将旋转的挡板改为了旋转的反光镜组合。

通过测量旋转反光镜组合的反射角，测得更精确的光走过这段距离的时间。

傅科在1862年所得出的数值为298,000 km/s，离如今的约299792千米/秒已经非常接近。

改进后的仪器被称为斐索-傅科仪

4.后来

1856年，威廉·爱德华·韦伯和鲁道夫·科尔劳施通过莱顿瓶的放电测量出电磁单位荷和静电单位荷之比（1/√ε0μ0），并发现这与斐索此前所测得的光速非常接近。

1860年代初，麦克斯韦在发展电磁理论的时候证明，电磁波在真空中的传播速度和韦伯和科尔劳施得出的比值相等。而又因为该比值和斐索此前所测得的光速十分相近，

所以，麦克斯韦提出，光其实是一种电磁波。

20世纪下半叶，光速的测量准确度随着谐振腔和激光干涉仪的发展而不断地提升。

至今，公认的光速的精确值为299,792,458 米每秒。