光速测量发展史与现在实验室光速测量方法
光速的测量方法与实验
光速的测量方法与实验光速是自然界中最基本的物理常数之一，它在科学研究和工程技术中具有重要的意义。
然而，要准确测量光速并非易事，科学家们历经多年的努力，才找到了一些可靠的测量方法和实验。
一、Fizeau实验19世纪法国物理学家Fizeau提出了一种测量光速的方法，即通过光在流动介质中的传播速度来间接测量光速。
他利用旋转的齿轮将光束分成两部分，一部分照射到远处的反射镜上，然后经过反射回到齿轮上，再次通过齿轮返回到观察者处。
另一部分光束则直接从齿轮上射出，经过反射后返回观察者处。
当齿轮转动时，由于光在流动介质中的传播速度会受到影响，使得两束光的相对传播时间发生变化。
通过测量这个时间差，结合齿轮的转速和齿轮上的齿数，就可以计算出光在流动介质中的传播速度，从而得到光速的近似值。
二、Michelson实验美国物理学家Michelson也提出了一种测量光速的方法，即通过干涉仪来测量光的传播时间。
他使用了一种被称为Michelson干涉仪的装置，它由两个相距较远的半透明镜片和一个反射镜组成。
当光通过干涉仪时，会发生干涉现象，形成一系列明暗条纹。
通过调节干涉仪的镜片，使得明暗条纹的位置发生变化，从而可以测量出光的传播时间。
结合干涉仪的尺寸和光的波长，就可以计算出光速的近似值。
三、现代实验随着科学技术的进步，现代实验中也出现了一些新的测量光速的方法。
例如，利用激光脉冲和高速相机，可以测量光在空气中的传播时间。
通过测量激光脉冲从发射器到接收器的时间差，再结合发射器和接收器之间的距离，就可以计算出光速的近似值。
此外，还可以利用光纤传输技术来测量光速。
通过在光纤中传输光脉冲，并测量光脉冲的传播时间和光纤的长度，就可以得到光速的近似值。
总结光速的测量方法与实验经历了多个阶段的发展，从Fizeau实验到Michelson实验，再到现代实验，科学家们不断探索和改进，为测量光速提供了多种可靠的方法。
这些方法不仅在科学研究中具有重要意义，也广泛应用于工程技术领域。
历史上光速的测量方法
历史上光速的测量方法我跟你说啊，历史上测光速这事儿可太难了。
我一开始也是瞎摸索，就像在黑暗里找东西，完全不知道从哪儿下手。
最早人们觉得光好像是瞬间传播的，那时候根本没什么靠谱的测量办法。
后来有个叫伽利略的老兄，他就想了个办法，就像两个人在很远的地方互相喊话一样。
他和助手分别站在两座相距比较远的山上，手里各拿着一盏灯。
伽利略先打开自己这边的灯，助手看到伽利略的灯亮之后，马上打开自己的灯，伽利略就想通过测量他打开自己灯到看到助手灯亮这中间的时间间隔，再结合两座山之间的距离来算出光速。
可是啊，这时间间隔太短了，根本测不出来，这就算是失败了。
后来我就想，这就像是用一把超级粗糙的尺子去量很微小的东西一样，根本就不靠谱。
再后来我听到一个叫罗默的人，他观察木星的卫星蚀。
就好比木星卫星绕木星转会被木星挡住，出现一种类似“隐身”的情况，就像月食时月亮被地球挡住一样。
他发现当地球离木星远的时候，这个卫星蚀发生的时刻会推迟，当地球离木星近的时候呢，又会提前。
他就想，这肯定是因为光传播需要时间。
他根据地球公转轨道直径和观测到的时间差，算出了光速的一个大概范围。
这个方法比伽利略的方法要聪明多了，不过按照我们现在的眼光来看，还是有很多不准确的地方，但在当时已经非常了不起了。
又过了一段时间，我研究到斐索的方法。
他这个方法就像是让光跑障碍赛似的。
他用一个齿轮，光穿过齿轮的齿缝射出去，再经过一个反射镜反射回来。
如果让齿轮以一定的速度转动，当反射回来的光恰好碰到齿轮的齿上的时候，就会被挡住看不到。
通过这个齿轮的转速、齿轮的齿数还有光传播的距离，就可以算出光速了。
但是这个装置很精密啊，我一开始理解的时候就特别头疼，那些计算也容易出错，我就经常算出来的数据跟真实值相差很大，我就老琢磨自己是不是哪个地方算错了。
后来我才慢慢弄清楚，每一个参数都有它非常重要的作用，不能随便乱估或者算错。
这些就是我了解到的历史上测量光速的一些方法了。
总而言之，这每一种方法都是不同的尝试，在当时的条件下能想出这些办法的人都超级厉害呢。
光速测量发展史及其 实验方法
分类
间接方法不是直接测光信号，而 是借助于含c的公式测量相应的物 理量来测算c。它的种类繁多，大 体可分为四类：1天文方法（光行 差法）2单位比值法 3电磁波法 4带 光谱法。
直接法
03光速测量方法
实验原理 光拍法 测量方法
问题分析
方案改进
03光速测量方法 实验原理
利用光拍法进行测定光速实验的光路原理如图1所示.超高频功率信号源输出 频率f为15MHz左右的正弦信号，输入到声光频移器的晶体换能器上，在声光 介质中产生驻波超声场。He-Ne激光器输出波长为632.8nm的激光束，通过该 介质后发生衍射，衍射光中含有频率为2f的拍频光.衍射光经过半反镜1分光 后分成两路，一路（远程光）依次经过平而镜的多次反射后透过半反镜2，另 一路（近程光）直接由半反镜1到达半反镜2，两路汇合后，入射到光电二极 管中。光电二极管把光信号转化为电信号，经过滤波放大电路得到频率为2f 的拍频电信号，将该信号与本振信号混频、选放，得到中频信号输入至示波 器的Y输入端，同时将本振信号经二分频后与来自超高频功率信号源频率为f 的信号混频、选放，得到中频信号输入至示波器的X输入端或“外触发”端， 经调试后在示波器屏上就会有与近程光和远程光相对应的波形出现。
伽利略做了世界 上第 一个测量光 速的实验，没有
罗默第一次提出 有效的光速测量 方法，木-卫蚀法
布莱德雷发现恒 星“光行差”现 象即光行差法测
菲索第一次在地 面上设计实验装 置测量光速—旋
得到肯定结果。
测光速。
光速。
转齿轮法。
02光速测量的发展历程
历史回顾：
186 2 192 6 19 52 197 2
03光速测量方法
实验方法改进后，具有以下几方面的优点: 1)不需要测量平面反射镜之间的距离，也不需要在示波器上直 接测量X和x的值，从而在较大程度上提高了测量的精度。 2)实验中不需要测量光程差，也不需要近程光做参考，也就不 需要对近程光进行调节。可将测定光速实验的光路改为如图4所 示的光路图，从而降低仪器的调节难度，节省了仪器的调节时间. 3)避免了当相位差大于2Π时需要对公式进行的修正。 4)避免了由于假相移而引入的误差。
光速的测量方法是什么
光速的测量方法是什么相信很多的人都知道光速是什么，但是大部分的人都不清楚光速是如何测量的?小编就和大家分享光速测量方法，来欣赏一下吧。
光速测量方法1.罗默的卫星蚀法光速的测量，首先在天文学上获得成功，这是因为宇宙广阔的空间提供了测量光速所需要的足够大的距离.早在1676年丹麦天文学家罗默(1644—1710)首先测量了光速.由于任何周期性的变化过程都可当作时钟，他成功地找到了离观察者非常遥远而相当准确的“时钟”，罗默在观察时所用的是木星每隔一定周期所出现的一次卫星蚀.他在观察时注意到：连续两次卫星蚀相隔的时间，当地球背离木星运动时，要比地球迎向木星运动时要长一些，他用光的传播速度是有限的来解释这个现象.光从木星发出(实际上是木星的卫星发出)，当地球离开木星运动时，光必须追上地球，因而从地面上观察木星的两次卫星蚀相隔的时间，要比实际相隔的时间长一些;当地球迎向木星运动时，这个时间就短一些.因为卫星绕木星的周期不大(约为1.75天)，所以上述时间差数，在最合适的时间(上图中地球运行到轨道上的A和A’两点时)不致超过15秒(地球的公转轨道速度约为30千米/秒).因此，为了取得可靠的结果，当时的观察曾在整年中连续地进行.罗默通过观察从卫星蚀的时间变化和地球轨道直径求出了光速.由于当时只知道地球轨道半径的近似值，故求出的光速只有214300km/s.这个光速值尽管离光速的准确值相差甚远，但它却是测定光速历史上的第一个记录.后来人们用照相方法测量木星卫星蚀的时间，并在地球轨道半径测量准确度提高后，用罗默法求得的光速为299840±60km/s.2.布莱德雷的光行差法1728年，英国天文学家布莱德雷(1693—1762)采用恒星的光行差法，再一次得出光速是一有限的物理量.布莱德雷在地球上观察恒星时，发现恒星的视位置在不断地变化，在一年之内，所有恒星似乎都在天顶上绕着半长轴相等的椭圆运行了一周.他认为这种现象的产生是由于恒星发出的光传到地面时需要一定的时间，而在此时间内，地球已因公转而发生了位置的变化.他由此测得光速为：C=299930千米/秒，这一数值与实际值比较接近。
历史上测量光速的方法。
历史上测量光速的方法。
大家好呀！今天咱就来聊聊历史上测量光速的方法，这可是个超级有趣的话题呢！一、早期的尝试——天文观测法。
天文学可是人类探索自然的重要窗口呀。
早期人们就尝试通过天文观测来测量光速呢。
比如说丹麦天文学家罗默，他在观测木星的卫星时发现了一个有趣的现象。
木星有好多卫星，其中有一颗卫星的公转周期是比较固定的。
罗默就仔细观察这颗卫星被木星遮挡然后又出现的时间间隔。
他发现，当地球离木星比较远的时候，这个时间间隔好像变长了；而当地球离木星比较近的时候，时间间隔又变短了。
这是咋回事呢？罗默就想到，这可能是因为光从木星传播到地球需要时间呀。
地球离木星远的时候，光走的路程长，花的时间就多；离得近的时候，光走的路程短，花的时间就少。
通过计算这种时间上的差异，罗默就估算出了光速。
虽然他当时算出来的值和现在我们知道的准确值还有点差距，但是这可是人类第一次尝试测量光速，意义重大呀！二、地面实验的突破——旋转齿轮法。
后来呢，人们不满足于天文观测这种有点“看天吃饭”的方法，就开始在地面上想办法测量光速啦。
法国物理学家菲索就想出了一个很巧妙的办法——旋转齿轮法。
他设计了一个实验装置，里面有一个快速旋转的齿轮，还有一个光源和一个反射镜。
光源发出的光穿过齿轮的齿缝，然后射到远处的反射镜上，再反射回来。
如果齿轮转得恰到好处，当光返回的时候，刚好能通过下一个齿缝被观测到。
通过测量齿轮的转速、齿轮和反射镜之间的距离，还有光通过齿缝的情况，菲索就可以计算出光的速度啦。
这个方法在当时可是很厉害的，让人们对光速的测量更准确了一些呢。
三、更精确的测量——旋转镜法。
菲索的方法已经很不错了，但是科学家们总是追求更精确呀。
美国物理学家迈克尔逊就改进了这个实验，发明了旋转镜法。
在这个实验里，有一个高速旋转的八面镜。
光源发出的光射到这个旋转镜上，然后反射到远处的反射镜上，再反射回来。
当光返回的时候，如果八面镜正好转了八分之一圈，那么光就会准确地反射到观测者的眼睛里。
光速测量方法完整版
一、 伽 利 略 测 量 光 速
1607年伽利略最早做了测定光速的尝 探 索 试：让两个实验者在夜间每人各带一 盏遮蔽着的灯，站在相距约1.6km的 光 两个山顶上，第一个实验者先打开灯， 同时记下开灯的时间，第二个实验者 速 看到传来的灯光后，立刻打开自己的 旅 灯，第一个实验者看到第二个实验者 之 的灯光后，再立刻记下时间．然后根 据记下的时间间隔和两山顶间的距离 计算出光的传播速度．
三、 • 当一束由光导纤维的入射端耦合到光导纤维内 光 部之后，会在光纤内同时激励起传导模式和辐 纤 射模式，但经过一段传输距离，辐射模的电磁 场能量沿横向方向辐射尽后，只剩下传导模式 中 沿光纤轴线方向继续传播，在传播过程中只会 光 因光导纤维纤芯材料的杂质和密度不均引起的 速 吸收损耗和散射损耗外，不会有辐射损耗。目 的 前的制造工艺能使光导纤维的吸收和散射损耗 测 做到很小的程度，所以传导模式的电磁场能在 量 光纤中传输很远的距离。
• 1928年，卡娄拉斯和米太斯塔德首先提出利用 四、 克尔盒法来测定光速。1951年，贝奇斯传德用 这种方法测出的光速是299793千米/秒。 新 • 探 方 1950年，艾森提出了用空腔共振法来测量光速。 索 法 这种方法的原理是，微波通过空腔时当它的频 率为某一值时发生共振。根据空腔的长度可以 测 光 求出共振腔的波长，在把共振腔的波长换算成 量 光在真空中的波长，由波长和频率可计算出光 速。 速 光 • 旅 速 当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频 之 率求得的。1958年，弗鲁姆求出光速的精确值： 299792.5±0.1千米/秒。1972年，埃文森测得 了目前真空中光速的最佳数值： 299792457.4±0.1米/秒。
光 速 测 量 经 典 方 法
一、迈克尔孙的光速测量方法 二、光拍测量光速 三、光纤中光速的测量
光速测量的方法完整版
光速测量的方法完整版光速是一种非常重要的物理量，它不仅是相对论的基本常数，也是许多光学和电子学实验的基础。
在过去的几个世纪中，科学家们使用了多种方法来测量光速。
下面将介绍几种主要的光速测量方法。
第一种方法是费波纳奇光轮实验法。
法国科学家费波纳奇于1850年设计了一种实验方法，可以通过旋转一对镜子来测量光速。
他首先将一对光轮放置在一起，然后用摇臂轻轻摇摆另一只镜子。
当摇摆的幅度适合时，可以看到透过两镜子反射的光在目镜上形成直线。
通过测量这个直线和水平刻度盘上的刻度之间的夹角大小，结合轮的半径和角速度，可以计算出光的速度。
第二种方法是西耶那克斯测量法。
在19世纪末20世纪初期，美国科学家阿尔伯特.西耶那克斯使用了精确的定时和测距仪器来测量光速。
他在实验室内安装了一个光源和一个照相机，通过发射光脉冲并记录它们在照相底片上的位置来测量光速。
通过测量光脉冲的传播时间和它在底片上的位移，结合已知的光程差，可以计算出光速。
第三种方法是迈克尔逊-莫雷实验法。
迈克尔逊和莫雷于1887年设计了一种使用干涉仪的实验方法，来测量光速。
他们在实验室内设置了一个分束器，将光束分成两个相等的光线，然后将其通过两个垂直的光程，再合并回一个检测器上。
由于光速是常数，当整个干涉装置旋转时，光束会通过不同的光程，产生干涉现象。
通过测量干涉条纹的移动，并结合旋转的速度和干涉器的几何尺寸，可以计算出光速。
第四种方法是卢瑟福天线实验法。
在20世纪初，英国科学家欧文·卢瑟福利用天线原理来测量光速。
他在实验室内设置了一个发射和接收天线，并通过记录电磁波在天线之间反射的时间来测量光速。
他发现，当天线的长度非常接近光的波长时，电磁波的干涉现象会变得非常明显，通过测量干涉条纹的间距和电磁波的频率，可以计算出光速。
这些方法仅仅是测量光速的几个例子，实际上还有许多其他方法可以用来测量光速。
不同的方法适用于不同的实验环境和精度要求。
无论使用哪种方法，科学家们一直在不断努力，以提高光速的精确测量，从而推动了光学和电子学领域的发展。
科学家是如何测量光速的？
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。
实验22 光速测量
实验22 光速测量从17世纪70年代伽利略第一次尝试测量光速以来，各个时期人们都采用当时最先进的技术来测量光速。
1983年，国际计量局召开第七次米定义咨询委员会和第八次单位咨询委员会决定，以光在真空中1/299792458秒的时间内所传播的距离为长度单位米（m）。
这样光速的精确值被定义为c=299,792,458m/s。
光在真空中的传播速度是一个极其重要的基本物理常量，许多物理概念和物理量都与它有密切的联系。
例如光谱学中的里德堡常数，电子学中真空磁导率与真空电导率之间的关系，普朗克黑体辐射公式中的第一辐射常数，第二辐射常数，质子、中子、电子、μ子等基本粒子的质量等常数都与光速c相关。
正因为如此，许多科学工作者致力于提高光速测量精度的研究。
【实验目的】1.了解和掌握光调制的基本原理和技术。
2.学习使用示波器测量同频正弦信号相位差的方法。
3.测量光在空气中的速度。
【预备问题】1.光波的波长、频率及速度是如何定义的？2.能否对光的频率进行绝对测量，为什么？3.等相位测量波长法与等距离测波长法，哪一种方法有较高的测量精度？【实验仪器】光速测量仪，双踪示波器。
【实验原理】1．利用波长和频率测速度按照物理学定义，任何波的波长λ是一个周期内波传播的距离。
波的频率f是1秒种内发生了多少次周期振动，用波长乘以频率得1秒钟内波传播的距离即波速:=λ（22-1）c⋅f利用这种方法，很容易测得声波的传播速度。
但直接用来测量光波的传播速度还存在很多技术上的困难，主要是光的频率高达1014Hz，目前的光电接收器中无法响应频率如此高的光强变化，迄今仅能响应频率在108Hz左右的光强变化并产生相应的光电流。
2．用调制波波长和频率测速度如果直接测量河中水流的速度有困难，可以采用如下方法：周期性地向河中投放小木块(得到 f )，再设法测量出相邻两小木块间的距离（得到λ），则依据公式（22-1）即可算出水流的速度来。
周期性地向河中投放小木块，目的是在水流上作一个标记。
测量光速：历史与现代方法
测量光速：历史与现代方法引言：光速是宇宙中最基本的物理常数之一，它对于物理学和工程学的发展具有重要意义。
在过去的几个世纪里，科学家们一直在努力测量光速，为此提出了多种方法。
本文将探讨测量光速的历史和现代方法，并探讨这项测量对科学研究的意义。
一、历史测量方法：古代的数学家、物理学家、地理学家等人们最早试图测量光速。
公元三世纪的希腊数学家欧几里得做了一些对光传播速度相关的几何学推导，但并未得出准确的结论。
然而，到了17世纪，天文学家欧拉尔·罗默通过观察木卫一的轨迹变化，首次成功地测量到了光的传播速度。
他观测到在地球绕太阳公转时，木卫一出现和消失的周期变化，根据这些观测数据，罗默得出了一个准确的光速值。
二、现代测量方法：随着现代科技的进步，测量光速的方法也得到了发展和改进。
1905年，爱因斯坦发表了狭义相对论，提出了一种基于光速不变的假设，从而赋予了光速测量以新的意义。
爱因斯坦的理论拉开了现代测量光速的开端。
如今，科学家利用现代激光技术和光纤传输等手段，可以更加精确地测量光速。
1. 差迟法：差迟法是一种关于光的干涉现象的测量方法。
它基于两束光在介质中传播时的时间差来测量光的速度。
通过测量干涉光的相位差，科学家们可以得到光的传播速度。
2. 脉冲激光法：脉冲激光法是一种基于光脉冲传输的测量方法。
科学家使用高精度的时钟和激光器生成脉冲激光，并将其发送到一个远离地球的反射器上。
然后，利用接收到的脉冲的时间差来计算光的速度。
3. 光纤干涉法：光纤干涉法是一种使用光纤作为传输介质的测量方法。
科学家们通过将光纤分成两段，其中一段通过退相位器，另一段不经过，然后测量两个光束再次合并时的干涉现象，从而得到光的传播速度。
三、测量光速的科学意义：测量光速对于科学研究和工程应用具有重要意义。
首先，光速的测量可以提供基础物理学的重要参考数据，验证或修正现有的物理理论。
其次，光速是测量宇宙距离和时间的基准，它在宇宙天文学和天体物理学的研究中起着关键作用。
选择题,两百年前测量光速的方法
选择题,两百年前测量光速的方法摘要：一、引言- 两百年前测量光速的背景- 对光速的初步认识和重要性二、经典测量方法- 伽利略的方法- 迈克尔逊- 莫雷实验三、光速的现代测量方法- 光年概念的引入- 光速的精确测量四、我国在光速测量领域的贡献- 我国光速测量的历史- 我国科学家在光速测量领域的成就五、光速测量对科学发展的意义- 对物理学的影响- 对宇宙认识的推动正文：两百年前，人们对光速的概念还不是很清楚，但已经意识到光速对科学研究具有重要意义。
在那个时候，科学家们已经开始尝试各种方法来测量光速。
本文将介绍两百年前测量光速的方法，以及现代测量光速的方法和我国在这方面所做出的贡献。
在两百年前，伽利略是第一个提出用实验测量光速的科学家。
他提出了一种方法，让两个观察者在相隔一定距离的地方，同时发出信号，观察者看到信号的时间差来计算光速。
然而，伽利略的方法并没有直接测量光速，而是通过计算得出的。
随后，迈克尔逊- 莫雷实验成为测量光速的经典方法。
这个实验利用干涉现象，通过测量光的传播时间和折射角度来计算光速。
迈克尔逊- 莫雷实验在理论上可以非常精确地测量光速，但实际操作中受到很多因素的干扰，导致测量结果并不十分准确。
随着科学技术的发展，现代测量光速的方法越来越精确。
科学家们引入了光年的概念，将光速与距离相结合，通过测量天体间的距离来间接测量光速。
这种方法使得光速的测量结果更为精确，为科学研究提供了更为可靠的数据。
在我国，光速测量领域的研究也取得了举世瞩目的成果。
我国科学家们致力于研究光速测量的原理和方法，不断创新和突破，为光速测量领域做出了重要贡献。
总的来说，光速测量对科学发展具有重要意义。
它不仅推动了物理学的发展，而且对人类对宇宙的认识产生了深远的影响。
光速
光速测量众所周知，光速C是物理学中5个基本常量之一，对物理学有着极其重要的意义。
在科学史上，两个伟大的物理学家赋予了光速C一特殊的物理意义，一个是麦克斯韦，他在1865年发现电磁波的速度与光速测量值相等，因而断定光是一种电磁波；另一个是爱因斯坦，他在1905年的论文中提出“光速不变性”的公设，又提出不可超越的原理，光速C是信息传递的极限速度，是不可逾越的。
因此，人们对光速的精准测量进行了不懈的努力。
下面是我们对光速测量历史和方法的归类和总结。
一．光速测量历史简介1676年------ 丹麦大文学家罗默（Romer）通过观察木星卫星蚀，第一个测得了光速， C=215000km／s；1728年------ 布拉得雷(Bradley)用观察光行差的方法测得了光速，C=303000km／s；1849年------ 斐索(A．Figeau)刚齿轮法测得光速，C=315300km／s；1862年------ 傅科（J．Foucalt）用旋转镜法测得光速，C=298000±500km／s；1902年------ 迈克尔逊等人改进了旋转镜法，测得光速C=299890±60km／s；1950年------ 埃森（Essen）最先采用测定微波波长和频率的方法来测量光速，得C=299792.5±lkm／s；1958年------ 弗鲁姆（Froome）利用微波干涉法测得光速，C=299792.5±0.1km ／s；1973年和1974年------ 美国国家标准局和美国国立物理实验室应用激光测定光速，测得光速分别为C=299792.4574±0.0011km／s和C=299792.4590±0.008km／s 。
二．光速测量方法简介①天文学方法测定光速1)罗默的卫星蚀法罗默使用木星的一颗卫星有规律的轨道运动作为计时器，每次这颗卫星被巨大的行星（木星）所掩食，他便记录下一个“滴答”。
光速测量的方法完整版
光 速 测 量 经 典 方 法
一、迈克尔孙的光速测量方法 二、光拍测量光速 三、光纤中光速的测量
一、• 迈 克 尔 孙 的 光 速 测 量 方 法
•c=2L÷ 如图所示是迈克尔逊用 转动八面镜法测光速的 （2π×1/8×1/fo) 实验示意图，图中S为 发光点，T是望远镜， =8Lfo/π 如果在望远镜 平面镜O与凹面镜B构成 中能看到发光点，则说 了反射系统。八面镜距 反射系统的距离为AB＝ 明，光线由发光点发出 L（L可长达几十千米）， 后，经过八面镜，凹面 且远大于OB以及S和T 到八面镜的距离。现使 镜和平面镜的反射，也 八面镜转动起来，并缓 就经过图中的路线，即 慢增大其转速，当转动 频率达到f0并可认为是 走了2L的距离，此时八 匀速转动时，恰能在望 面镜正好转动了1/8周。 远镜中第一次看见发光 点S，由此迈克尔逊测 这段时间是 出光速c。 2π×1/8×1/fo ，fo是
这种测量光速的方法，原理虽然 探 索 正确，但是却没能测出光速，这 是因为光速很大，在相距约 光 1.6km的两山顶间来回一次，所 速 用的时间大约只有十万分之一秒， 旅 这样短的时间，比实验者的反应 之 时间短得多，即使有比较精密的 计时仪器也测不出光速来，更不 用说当时的原始计时装置了
二、
天 文 方 法
三 、 在 地 面 上 设 计 实 验 装 置 来 测 定 光 速
1、 1849年，法国人菲索第一次在地面上 设计实验装置来测定光速。他的方法原理与 索 探 伽利略的相类似。他将一个点光源放在透镜 的焦点处，在透镜与光源之间放一个齿轮， 在透镜的另一测较远处依次放置另一个透镜 之 和一个平面镜，平面镜位于第二个透镜的焦 点处。点光源发出的光经过齿轮和透镜后变 成平行光，平行光经过第二个透镜后又在平 面镜上聚于一点，在平面镜上反射后按原路 旅 返回。由于齿轮有齿隙和齿，当光通过齿隙 光 时观察者就可以看到返回的光，当光恰好遇 速 到齿时就会被遮住。从开始到返回的光第一 次消失的时间就是光往返一次所用的时间， 根据齿轮的转速，这个时间不难求出。通过 这种方法，菲索测得的光速是315000千米/ 秒。由于齿轮有一定的宽度，用这种方法很 难精确的测出光速。
历史上是如何测量声速和光速的
历史上是如何测量声速和光速的测量声速和光速是科学史上的重要里程碑之一，这些测量是通过一系列创新和实验方法逐步实现的。
本文将介绍历史上关于声速和光速测量的重要里程碑以及相应的方法。
测量声速在古代，有一些方法用于测量声速。
其中，最早的方法之一是通过音乐乐器的构造和鸟鸣声的观察来估测声音的传播速度。
古希腊学者亚里士多德（Aristotle）在公元前4世纪的著作《物理学》中提到了这种方法。
公元17世纪，法国科学家马林·梅斯尼耶（Marin Mersenne）提出了一种更为精确的方法来测量声速。
他利用高大的钟楼和闻到宣布教堂离钟楼的距离之间的时间差来计算声音的速度。
然而，这种方法只能得出一个近似值，并且要求测量师站在距离教堂较远的位置上，且距离足够远，以便观察到钟声和传递过程的时间差。
随着科学技术的发展，音速的精确测量方法得以更进一步提高。
18世纪，德国物理学家丹尼尔·贝尔劳（Daniel Bernoulli）使用声音在长管中传播的现象来测量声速。
他使用一种称为“波纹分析法”的方法，通过测量声音在横向波纹中的传播周期来估计声速。
然而，这种方法依然存在一些误差。
随后，法国物理学家吕萨克·德·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）在19世纪初提出了一种更加准确的方法，称为“频率差法”。
他利用共鸣现象，通过观察共鸣腔体中的频率差异来计算声速。
这一方法被认为是当时最精确的声速测量方法。
测量光速关于光速的测量，起初是在17世纪进行的。
公元1676年，丹麦天文学家奥勒·罗默（Ole Rømer）提出了一种利用恒星的行星朔望现象测量光速的方法。
罗默发现地球上的天文观测随着地球公转而差异较大。
通过比较观测值和计算值之间的差异，他得出了一种近似的光速。
然而，这种方法依然有很多限制，并且当时的技术水平不足以进行更准确的测量。
直到公元1849年，法国物理学家阿尔贝·亨利·费歇尔（Armand Fizeau）发明了一种称为“旋转齿轮法”的光速测量方法。
光速测定方法的发展
光速测定方法的发展古代的光速测定方法主要是基于人眼的感知和物体的运动。
古代哲学家亚里士多德认为，光是瞬间传播的，而光具有一种速度。
公元1676年，丹麦天文学家罗默通过对木卫一的观测发现，当地球从木卫一的星冥离开时，看到木卫一出现的时间比预期的早；而当地球朝向木卫一的方向运动时，看到木卫一出现的时间比预期的晚。
他根据这一观察结果推测出光的传播速度是有限的，并通过测量地球绕太阳旋转的时间和距离的比值，首次估算出光在真空中的速度约为2.2x10^8米/秒。
18世纪末到19世纪初，英国物理学家菲奥尔德进行了一系列的精确光速测定实验。
他通过观察旋转的齿轮或者镜面的反射来测量光的传播速度。
这些实验进一步证明了罗默的观测结果，并得出了更精确的光速数值。
20世纪初，物理学家艾尔伯特·爱因斯坦提出了相对论，将光速视为宇宙运动的上限。
在相对论的基础上，爱因斯坦推导出了光的传播速度与观测者的运动状态无关，并且光速在不同参考系中是相同的。
这个理论在实践中得到了广泛应用，并且随着科技的进步，新的光速测定方法被提出。
通过光与物质相互作用的现象，科学家们发展了几种实验方法来测定光速。
其中一种非常有代表性的实验是迈克尔逊－莫雷干涉仪实验。
这个实验利用光的干涉现象来测量一个干涉仪中两束光之间的相位差，进而得到光传播的时间差，从而得到光速。
迈克尔逊－莫雷干涉仪实验的结果再次确认了光速是一个常量。
近年来，随着科技的进步，光速测定方法也得到了极大的提升。
例如，激光与相干干涉的方法，精确度更高，可以达到更加精确的光速测定。
现代物理学中，利用光速的常量性和精确性，已经发展了很多相关领域的研究和应用，如光学通信、光学计量等等。
总结来说，从古代的人眼感知到现代的精确干涉实验，光速测定方法经历了长时间的发展。
随着科技的进步，测定方法变得越来越精确和准确，对于光速的认识也逐渐加深。
光速对于科学研究和工程应用都具有重要的意义，未来随着科技的不断发展，光速测定方法也将继续进一步完善和提升。
光速测量方法完整版
测 量
率求为出某共一振值腔时 的发波生长共，光振在。把根共据振空腔腔的的波长长度换可算以成
光在真空中的波长，由波长和频率可计算出光
光
速。 速
速
•
旅
当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频
率求得的。1958年，弗之鲁姆求出光速的精确值：
299792.5±0.1千米/秒。1972年，埃文森测得
二、
天
1、1676年，丹麦天文学家罗麦第一次提
文 出了有效的光速测量方法。他在观测木星的
方
卫星的隐食周期时发现：在一年的不同时期， 它们的周期有所不同；在地球处于太阳和木
法 星之间时的周期与太阳处于地球和木星之间
测 时的周期相差十四五天。他认为这种现象是
量
由于光具有速度造成的，而且他还推断出光 跨越地球轨道所需要的时间是22分钟。1676
速 秒。由于齿轮有一定的宽度，用这种方法很
难精确的测出光速。
三、 在 地 面 上 设 计 实 验 装 置 来 测 定 光
• 2、1850年，法国物理学家傅科 改 镜进 、了一探菲面索旋的转方的法平，面他镜索只和用一一 个个 凹面透 镜。平行光通过旋转的平面镜汇聚
到凹面镜的圆光心上，同样用平面镜
的 方 另 速速转 法 外 度速测傅，可出科通以的还过求光测与出速出光时是了在之间光空29。在气80傅水中00科中传千旅用 的 播米这 传 速/秒种 播度。
据记下的时间间隔和两山顶间的距离 计算出光的传播速度．
这正种确测，量但探光是速 却的 没方 能法 测， 出原 光索理 速虽 ，然这
是因为光速很大，在相距约 1.6km的两山顶光间来回一次，所 用的时速间大约只有十万分之一秒， 这样短的时间，比实验者的反旅应 时间短得多，即使有之比较精密的
光速的测定
到转镜面R上，经R反射后又射到35公里以外的一块反射 镜C上。光线再经反射后又回到转镜。所用时间是t=2D/c。 在t时间中转镜转过一个角度。实验时，逐渐加快转镜转 速，当转速达到 528转/秒时，在t时间里正好转过1/8圈。 返回的光线恰恰落在棱镜的下一个面上，通过半透镜M可 以从望远镜里看到返回光线所成的像。
光
速
的
测
定
§3. 光速的测定
光在真空中的传播速度是一个极其重 要的物理量，能否准确测定是物理实验技术 水平和理论水平的标志。
一.早期的实验 二.天文学方法
三.实验室方法
四 “以太漂移”的测 定
光
速
的
测
定
一.早期的实验
在光速的问题上物理学界曾经产生过争执，开普勒和笛 卡尔都认为光的传播不需要时间，是在瞬时进行的。但伽 利略认为光速虽然传播得很快，但却是可以测定的。 1607年，伽利略进行了最早的测量光速的实验：在已 知距离的两个高山峰上，放两盏灯，利用接收灯闪亮的时 间去除间距，来测光速，但误差较大。
②微波谐振腔法：1950年埃文森最先采用测定微波波长和频 率的方法来确定光速．在他的实验中，将微波输入到圆柱形 的谐振腔中，当微波波长和谐振腔的几何尺寸匹配时，谐振 腔的圆周长π D和波长λ 之间有如下的关系： π D=2.404825λ ， 因此可以通过谐振腔直径的测定来确定波长，而直径则用干 涉法测量；频率用逐级差频法测定．测量精度达10-7．在埃 森的实验中，所用微波的波长为10厘米，所得光速的结果为 299792.5±1km/s． ③激光测速法：1970年美国国家标准局和美国国立物理实验 室最先运用激光测定光速．这个方法的原理是同时测定激光 的波长和频率来确定光速（c=νλ）．由于激光的频率和波 长的测量精确度已大大提高，所以用激光测速法的测量精度 可达10-9，比以前已有最精密的实验方法提高精度约100倍．
光速：连接时空的桥梁——从伽利略到现代光速测量的探索
光速：连接时空的桥梁——从伽利略到现代光速测量的探索在把时间近似地当作三维空间的第四维度时，我们遇到了一个相当棘手的问题：当我们测量长度、宽度和高度时，我们可以使用同一个单位，如英寸或英尺。
但时间间隔既不能用英寸，也不能用英尺来衡量，我们必须使用另一套单位，如分钟或小时。
那么，它们之间该如何比较？如果我们设想一个长、宽、高都是1英尺的四维立方体，那么它在时间上该如何伸展，才能满足四个维度都相等呢？1秒？1小时？还是前文所说的1个月？1小时比1英尺长还是短？乍看之下这个问题似乎毫无意义，但只需多想一想，你就能找到比较长度和时间间隔的合理方法。
你应该经常听说，某人住在“离市中心20分钟公交车程”的地方，或者某地“只要坐5小时火车便可到达”，这时，我们将距离转换为了乘坐某种交通工具抵达所需的时间。
因此，如果我们能就某个标准速度达成一致，我们就能用长度来表示时间间隔，或者反过来也可以。
显然，被选为空间和时间的基本变换因子的标准速度，一定是永恒不变的，不受人类的主观意志或物理环境的客观变化的影响。
物理学中唯一已知的拥有这种普遍性质的速度，是真空中的光速。
尽管人们通常称其为“光的速度”，但其实它更适合被称为“物理相互作用的传播速度”，因为任何一种作用在物体之间的力，无论是电磁相互作用还是引力，在真空中扩散的速度都是相同的。
此外，我们将在后面说到，光速表示了任何物体能够达到的速度的上限，没有物体能在空间中以超光速运动。
最早尝试测量光速的，是17世纪意大利著名的科学家伽利略（Galileo Galilei）。
在一天夜里，伽利略与他的助手来到佛罗伦萨郊外的旷野，带着两盏装有机械遮光板的灯。
两人相隔几英里，在某一时刻，伽利略打开他的灯，向助手闪烁一束光（图31a）。
助手得到的指示是，当看到伽利略照向他的光时，就同时打开自己手中的灯。
因为光线从伽利略那里到达助手所在的地方，再从助手处返回必然要花一点时间，所以自伽利略开灯到他收到助手的应答，这之间必定存在一定的延迟。
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参考文献：《新编大学物理实验教程》浙江大学出版社 陈守川 杜金潮 沈剑峰 编 《近代物理实验》 科学出版社 邬鸿彦 朱明刚 主编 《文明之源——物理学》上海科学与技术出版社 吴翔 沈葹 陆徧征 羊亚平 吴於人 编 010 年 6 月
一、光及光速测量的发展史
• 古代中国对于光的认识
• 西方人对于光的认识
• 光速测量的发展史
古代中国
“景，光之人煦若射。下者之人也高，高者之人也下。足敝下光， 故景障内也。” ——《墨经》（光的直线传播） “阳艘向日照之.则 光聚向内，离镜一二寸，光聚为一点，大如 麻 寂，着物则火发；阳健面洼，以一指迫而照 之则正，渐远则 无所见，过此遂倒。” ——《梦溪笔谈》（小孔成像）
（6）移动滑动平台，改变两光束的光程差，使两列光拍信号相同，此时的 光程差△ λ。 （7）精确测量两光束的光程，求出它们的光程差，从频率计测出超声波的 频率。 （8）提高实验精度，防止假相移的产生。 为了提高实验的精度，除准确测量超声波频率和光程差外，还要注意对二 束光位相得精确比较。如果实验中调试不当。可能会产生虚假的相移，结果 影响实验的精度。 检查是否产生虚假相移的办法是分别遮挡远、近程光，观察两路光束在光 敏面上反射的光是否经透镜后都成像于光抽上。
2
0 . 066 m
u L
S (
仪 3
） 0 . 066 m
2
L L 2 u (10 . 13 0 . 07 ) m
C ( 3 . 02 0 . 03 ) 10 m / s
8
△误差分析 （1）由于计算时数值的近似取值而产生的理论误差与方法误差； （2）仪器误差，光速测定仪本身存在的仪器误差； （3）由于远程光在空气中经过多次反射，能量消耗，且光路调整并非完全精 确，致使在示波器上显示的波形图较为模糊，所以在移动滑动平台时不能准确 判定两列波的重合位置； （4）因为其理论值是在真空环境中所得，而实验室为标准大气压下所测得的 值，其速度应小于理论值，但反观测量值却大于理论值，究其原因可能是实验 中的人为误差所造成的； （5）钢尺的量程只有1米，所以在测量光程差时，两根钢尺在衔接上会有疏忽， 造成测量的误差。
西方历史中对光的认识
崐神说，要有光，就有了光。 ——《圣经》 光是由发光体向四面八方射出的一种东西，这种东西碰到障碍物上就 立刻被弹开。如果它偶然进入人的眼睛，就叫人感觉到看见使它最后 被弹开的那个东西。 —— 毕达哥拉斯
光在近代物理学发展过程中的认识
光的颗粒说。 光的波动说。 光是电磁波。 粒子说。 —— 牛顿（1643-1727） ——胡克（1635-1703） ——赫 兹（1857-1894） ——爱因斯坦（1879-1955）
二、拍光法测光速பைடு நூலகம்
• • • • • 学习目标 实验原理及装置 实验步骤 实验难点及技巧 实验误差分析
7
学习目标：
1、进一步理解光拍频的概念、掌握光拍频法测量光速的 技术， 了解声光调制器的应用； 2、体会到光速也是一个有限值，并了解光年是一个空间 量； 3、进一步学习光路的调整和熟练示波器的使用。
实验技巧分析： （1）调节各个透镜的螺旋时，应该轻缓。因为透镜上螺旋的细小变化对光路 的变化都影响很大。 （2）若在调节近程光时，就发现示波器上没有显示波形或者显示的波形并不 清楚时，则需观察接收盒所接受的光源是否汇聚于一点，若不是，则需再次 调节靠近斩光片附近的反光镜（主要）和调节接受器上的焦距，直至光线汇 聚成一点为止。 （3）在进行光路调节时，由于在灯光下操作实验，故光源在反光镜上显示并 不清楚，所以可以用加透明塑料片的方法来明确光点的位置。 （4）在用钢尺进行拍光法测量光程差时，分清光的实际距离是关键，因此起 始和末端若为了防止损坏仪器，都应该提高相同的距离，且多次测量。
光拍法测光速的思想以及延伸
△实验思想的启迪
化烦为易，化整体为部分，使一些看似不可能的事情成为可能。从光 拍法测光速这个实验中，令我想到了曹冲称象的故事。由于光速的频 率高达10¹⁴，目前的仪器设备无法达到如此高的测量水平。故人们想 到了在不破坏其原有频率的情况下，用“拍”的方法使其降到可以测 量的水平值。在日常的学习，当我们碰到一些无法用直接或者说现成 的方法解决时，应该试图寻找新的途径。在生活中，这种思想的理解 和运用尤为显得突出。
究竟光是什么？
现代科学的认为：光是一种人类眼睛可以见的电磁波 （可见光谱）。在科学上的定义，光有时候是指所有 的电磁波谱。光是由一种称为光子的基本粒子组成。 具有粒子性与波动性，或称为波粒二象性。光可以在 真空、空气、水等透明的物质中传播。
光速测量的方法
一、伽利略首先提出了光速的测量，但失败了。（1607） 二、天文测定光速 1.罗默的卫星蚀法（1676） 2.布莱德雷的光行差法（1728） 点评：由于当时天文仪器并无现在先进，且凭肉眼观察误差较大，所以测 得的值都不精确 三、大地测定光速（以光行过的路程和时间得出速度c=s/t） 1.斐索旋转齿轮法（ 1849） 2.惠更斯旋转镜法（ 1834） 3.迈克尔逊旋转棱镜法（ 1926） 点评：想要得到越精确的值，就要尽量增大s和t，故实际操作繁琐和精确 度不大是必然的。 四、实验室测光速法（c= λ ƒ） 1.埃森微波谐振腔法（1950） 2.激光法测光速 点评：是目前最普遍也是最准确测量光速的方法，也是本实验的思想方法。
谢 谢！
三、实验心得
• 拍光法测光速实验的实际意义
• 拍光法测光速的思想以及延伸
拍光法测光速实验的实际意义
利用拍光法测光速，很好的解决了实验室测量光速值的困 难。让我们学生了解了其光速同样也是一个有限的值，并 可以通过自己动手进行测量。虽然我们并不能够完全掌握 其原理部分的推导和技巧，但光拍法测量光速的大致思想 是我们值得学习和借鉴的。尤其是在实验的光路调节中， 很好的锻炼了我们每个学生的耐心和细心。同时，在光程 差的测量中，也锻炼了相互同学之间的协作意识。
实验难点及技巧
难点分析： （1）调节光路是本实验的最难点。首先要保证近远程光都能准确无误 的抵达接收器。这就需要我们耐心细致的对每一个反光镜进行调节。 然当近远程光抵达接收器后，示波器的屏幕上并没有显示波形或者显 示的波形并不清楚，这时就需要再次调节光路，尤其是第一面和最后 一面反光镜。 （2）光程差的测量也是本实验的一个难点。由于装置上的零部件比较 密集，而测量工具用的是量程为1米的钢尺，所以很多数据都需要由两 根钢尺拼接进行测量。并且，光路的实际反射点的准确测量是产生误 差主要原因之一。
实验误差分析
△数据记录与处理
已知光速：2.998×10⁸ m/s
n 1 2
高频信号发生器输出频率 14.9MHz
3 4 5
△L（m）
ƒ（Hz） C=λƒ （m/s)
10.14
2.98x10⁷ 3.022x10⁸
8
10.24
2.98x10⁷ 3.052x10⁸
10.13
2.98x10⁷ 3.019x10⁸
实验原理及装置
本实验装置原理图
实验装置：一、光速测定仪（激光器、光程差台、示波器） 二、钢尺
实验光路图
实验步骤
（1）调节激光器工作电流在5mA左右 （2）细心调节超声波频率，调节激光束，通过声光介质并与驻声场充分互相作用 （可通过调节频移器底座上的螺丝完成）使之产生二级以上明显的衍射光斑。 （3）用光阑选取所需的（零级或一级）光束，调节斩光拍附近两个反光镜，使光 能按预定要求的光路进行。 （4）移动斩光片，使进程光和远程光都能进入接收器，并在示波器上形成清晰地 波形。 （5)接通斩光器电源开关，示波器上将显示相位不同的两列正弦波形。
10.07
2.98x10⁷ 3.000x10⁸
10.09
2.98x10⁷ 3.007x10⁸
c 3 . 02 10 m / s
E c测 c标 c标 100 % 0 . 7 %
△
仪
L 10 . 134 m
钢尺的仪器误差：
0 .5 mm
S L
2
( xi X ) n 1