在现代物理学中,我们已经精确确定了光在真空中的速度,每秒钟米。这个速度之快让人难以想象,秒钟的时间足以让光绕地球赤道跑圈半
。测量如此迅猛的速度当然具有相当的难度,但早在多年前,一位天才物理学家巧妙地找到了一种方法,尽管存在一定误差,但当时的条件下,这个方法仍然令人叹为观止。下面我们将详细探讨这一独特的方法是如何测量光速的。
在几个世纪前,人们对光的速度存在两种不同的理论。一些人认为光的速度是无限的,无论距离有多远,光都可以瞬间传播。另一些人则认为光的速度是有限的,只是非常快。这两种观点争论了很长时间,直到年,天文学家奥勒·罗默通过一种叫做“木卫一蚀”的现象,证明了光速是有限的
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简单来说,“木卫一”是木星的一颗卫星,在地球上看,它会不时地从木星的“背后”消失,然后再度出现。这一现象是由于地球和木星的公转速度不同,导致地球与木星之间的距离时断时续地拉近和拉远。奥勒·罗默发现,当地球与木星的距离拉远时,木卫一的“突然消失”和“突然出现”的时间间隔较长。而当地球与木星的距离拉近时,情况相反。奥勒·罗默认为,这是因为光速有限,距离越远,光需要更长的时间才能从木卫一传播到地球,反之亦然。如果光速是无限的,这种现象将不会发生。
此后,“光速有限”的观点逐渐得到科学界的认可,科学家们开始努力测量光速的具体数值。测量方法有两种,一种是通过天文观测数据来估算,但由于观测限制,误差较大。另一种方法是在地球表面进行实验测量,然而,由于光速实在太快,科学家们很难找到合适的方法
。
直到多年前(世纪中叶),物理学家阿曼德·斐索设计了一种巧妙的实验方法,精确测量了光速。这个方法原理简单,只需要一个光源、一个齿轮和一面镜子。将光源放在齿轮后面,当齿轮旋转时,光穿过齿轮的缝隙,经过镜子反射回来。通过精确测量齿轮的转速、齿数以及光的行进距离,科学家可以轻松计算出光速
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这种方法虽然原理简单,但操作复杂。年,阿曼德·斐索的实验中,齿轮拥有个齿,镜子距离光源公里远。经过大量测量,他最终得出了光速大约是每秒钟.万公里的结论,这是人类首次通过实验测量出光速的方法
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虽然这种方法看似简单,但实际操作极为复杂,阿曼德·斐索的成就可谓令人叹为观止。他的方法为测量光速开辟了全新的道路,也推动了物理学的发展。