在早期,光速是如何被计算出来的,绝妙的斐索旋转齿轮法

愿意做你的晴天 2024-11-08 02:47:03

你是否想过这样一个问题:面对每秒约 30 万千米的光速,在早期没有任何精密仪器的情况下究竟是如何被计算出来的?

1. 早在 1676 年,当天文学家奥勒·罗默证明光速是有限的之后,人类就一直想方设法的测量出光速的确切数值。

2. 最终于 1849 年,法国物理学家阿曼德·斐索在当时有限的实验条件下想出了一个测量光速的绝妙方法:旋转齿轮法。先是利用半透镜将光源通过一个齿轮的齿缝折射出去,斐索则在半透镜的后面观察。

3. 如果齿轮是不转的,当光线照射到一面反射镜后就会通过相同的齿缝原路反射回来。而当齿轮开始转动并达到一定的速度之后,光线在返回时原来的齿缝就会刚好转走,光线就会被挡住,从而无法观察反射回来的光线。而当齿轮转速继续加快到一定程度时,反射回来的光线便会恰好通过下一个齿缝,此时反射光线就会再次被观察到。

4. 这样只需要知道齿轮的转速、齿数以及观察者到反射镜的距离就可以计算出光速。而由于光速实在是太快,斐索只能不断延长观测距离和齿轮齿数,以此来提高计算精度。

5. 最终当观察点距离反射镜长达 8000 米,且齿轮齿数增加到 720 齿,转速达到每秒 12.67 转之后,斐索终于看到反射光线因被挡住而消失。而当转速提高一倍之后,他又再次看到了反射光,于是斐索成功计算出了光的速度为每秒 31.5 万千米。

6. 直到进入 20 世纪后,科学家们才发明了更多精准测量光速的方法。而相比于目前光速的公认值,阿曼德斐索测量的光速误差仅有 5.1%。爱因斯坦曾表示过实验是检验真理的唯一标准。在过去三百年的科学历史长河中,众多科学家们都为寻找科学依据而做出了巨大贡献。而正是这种坚持不懈且严谨的科学态度,才为人类科技的发展打下了坚实的基础。

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