光速是怎麼測量的,為何叫光速而不叫電磁波速呢

時間 2022-02-03 11:55:17

1樓:小顏愛遊戲

為什麼叫光速

光這個字本身指的就是可見光,因為這是一個已經被創造出來幾千年的字,在古時候根本沒有人知道存在不可見的電磁波這玩意兒。

不過從麥克斯韋發表他的電磁理論開始,我們肉眼可見的光就被認為是電磁波,因為它的速度跟理論計算的電磁波速度驚人一致,很快這個猜測就被確認。

到現在我們知道,包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、伽瑪射線在內的不同頻率的波全是電磁波。那麼光速為什麼不叫電磁波速呢?

這是因為一直以來,科學家測量光速都是通過測量可見光獲得的,無論是最早的掩星法,後來的齒輪法,直到現在使用了干涉測量法,依然用的是可見光,所以我們叫它光速其實挺形象的。

光速的測量

事實上人類首次測量光速時並不知道電磁波的存在。據記載最早測量光速的是伽利略,他通過在兩個山頭用兩個油燈做訊號燈,用遮擋作為訊號來測量光速,不過這個方法其實根本無法測量出光速,因為相對於人的反應和動作,光速實在太快了。所以伽利略的光速測量實驗是一次失敗的實驗。

後來,丹麥天文學者奧勒·羅默通過伽利略發現的木星幾顆衛星(即伽利略衛星),利用掩星法進行測量出光速至少22萬公里每秒,現在看來誤差雖然有點大,但這可能是由於當時的一些諸如木星軌道引數和距離等原始資料誤差所造成的,因此一般認為這是人類第一次較為精確的測量出光速,而這方法所用的依然是可見光。

光速不變是怎麼發現的

在麥克斯韋發表他的電磁理論以後,確定了光是一種電磁波,人們就想知道這種電磁波的介質是什麼。因為大家都知道波是需要介質才能傳播的,比如水波需要水作為介質傳播,聲波需要空氣作為介質傳播,那麼光波(電磁波)通過什麼介質傳播呢?科學家給它假設了一種稱為以太的介質。

科學家想通過對不同方向上的光速進行精確測量來證明以太的存在。實驗物理學家邁克爾遜發明了一種巧妙的方法——光干涉法來測量不同方向上的光速。實驗的光源當然毫無疑問依然是可見光。

後來,邁克爾遜和莫雷在通過干涉法進行的光速測量實驗中發現光速在各個方向上是完全一致的。

目前根據異常精密的實驗證明,光速具有各向不變的特性。這是邁克耳遜-莫雷實驗首先證實的,後來經愛因斯坦確定光速為真空不變,並以此創立狹義相對論對其給出科學的解釋。

到現在,一百多年過去了,光速不變已經基本成為一條定理了。目前人類最精密的光速測量儀器是ligo的鐳射干涉引力波天文臺,一對長達4公里互相垂直的真空管道里,光往返數次後投射到記錄屏上,只要兩個方向上的光在一個光行週期內行進距離產生一個質子的千分之一變化,記錄儀器就會記錄下來,從而發現不同方向上的光速變化,而ligo執行多年除了一些已知的「噪聲」干擾和引力波訊號,並未發現持續性的光速異常變化。

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光速利用掩星法進行測量出光速至少22萬公里每秒,因為光速的速度太快,比電磁波的速度快,所以叫光速而不叫電磁波速。

3樓:橘子樹開花的季節

因為光速的速度更快,比電磁波的速度快多了。所以叫光速。

4樓:雜談紛紜

光速是光在一秒鐘傳播的速度,因為電磁波速度和光速是有區別的,光速相對於電磁波速來說更快,雖然光中含有電磁波,但是並不僅僅都是電磁波。

5樓:墨墨天予

丹麥天文學者奧勒·羅默通過伽利略發現的木星幾顆衛星,利用掩星法進行測量出光速至少22萬公里每秒。科學家測量光速都是通過測量可見光獲得的,所以我們叫它光速其實挺形象的。

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