光速是如何測(cè)出來(lái)的

光與人類的生活息息相關(guān)。一直以來(lái)，科學(xué)家們都在致力于研究光的特性，探索光的奧秘，以期利用光來(lái)更好地為人類服務(wù)。

我們都知道，光是自然界中傳播速度最快的一種物質(zhì)，其速度可達(dá)30萬(wàn)千米/秒。那么，人類是如何測(cè)出這么快的光速的呢？從17世紀(jì)初開(kāi)始，就有許許多多的科學(xué)家在努力尋找一種測(cè)量光速的有效方法，并為此做了大量實(shí)驗(yàn)。

第一個(gè)想出測(cè)量光速的方法的人是意大利科學(xué)家伽利略。1607年，他從光走直線的特性中受到啟發(fā)，做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：他先讓兩個(gè)人手提一盞前面有蓋的信號(hào)燈，分別站在兩個(gè)山頭上，兩山相距1.5千米。然后，伽利略讓第一個(gè)人先打開(kāi)燈蓋，讓第二個(gè)人一看到燈光就立即打開(kāi)自己的燈蓋，將光作為信號(hào)傳出來(lái)。伽利略原以為只要測(cè)出這段時(shí)間，就能計(jì)算出光速了。然而在實(shí)驗(yàn)中，此二人的動(dòng)作銜接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)很不準(zhǔn)確，不盡如人意，又加上光的傳播速度實(shí)在太快，所以這一實(shí)驗(yàn)最后以失敗而告終。

兩個(gè)多世紀(jì)以后，30歲的法國(guó)物理學(xué)家斐索對(duì)伽利略測(cè)光速的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了仔細(xì)的分析、研究，終于發(fā)現(xiàn)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)失敗的原因。

大家對(duì)鏡子的反光現(xiàn)象一定都很熟悉吧！光一照射到鏡面上便會(huì)立即被鏡面反射，這樣一來(lái)，一條光線從發(fā)射到返回就是一次連續(xù)的運(yùn)動(dòng)。這一現(xiàn)象啟發(fā)了斐索。斐索認(rèn)為只要能夠準(zhǔn)確地測(cè)量出光從發(fā)射到返回的時(shí)間差，就可以準(zhǔn)確地計(jì)算出光的速度了。

斐索對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置做了一番改進(jìn)。為了減少誤差，他把伽利略實(shí)驗(yàn)中的第二個(gè)人換成了一面鏡子，并用一只旋轉(zhuǎn)的齒輪代替鐘表計(jì)時(shí)。斐索改變了兩山之間的間距，選擇了兩個(gè)相距7千米的山頭，把旋轉(zhuǎn)的齒輪和一面鏡子分別放在山頭上面。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，斐索首先讓光通過(guò)齒輪的兩個(gè)齒之間，照到另一個(gè)山頭的鏡子上；光線經(jīng)過(guò)鏡子反射后，又從齒輪的另外兩個(gè)齒之間傳回來(lái)。這樣只要算出齒輪旋轉(zhuǎn)的速度，那么光往返所用的時(shí)間就可以據(jù)此得到計(jì)算。斐索的試驗(yàn)得出的結(jié)果是，光的速度為每秒鐘315000千米。為了紀(jì)念斐索的這一偉大貢獻(xiàn)，人們稱譽(yù)他為“第一個(gè)捕捉住光的人”。

人們探索光速的腳步并沒(méi)有停止在斐索這里，到了19世紀(jì)，人們對(duì)光速的探求獲得了更準(zhǔn)確的結(jié)果。

美國(guó)歷史上第一個(gè)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的人是物理學(xué)家麥克爾遜。他在精密光學(xué)儀器改進(jìn)以及利用這些光學(xué)儀器進(jìn)行計(jì)量學(xué)和光譜學(xué)的研究等方面作出了卓越的貢獻(xiàn)。麥克爾遜也曾測(cè)量過(guò)光速，并且，他的測(cè)量結(jié)果也是歷史上最精確的。

麥克爾遜于1873年畢業(yè)于美國(guó)海軍軍官學(xué)校，因?yàn)閷W(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異，他被留校工作。由于航海上的實(shí)際應(yīng)用和理論研究方面的需要，麥克爾遜對(duì)測(cè)定光速也非常感興趣。1879年，麥克爾遜得到岳父大人2000美元的資助，他用這筆錢(qián)對(duì)旋鏡裝置進(jìn)行了改進(jìn)。恰巧當(dāng)時(shí)美國(guó)的航海歷書(shū)局局長(zhǎng)紐科姆對(duì)這項(xiàng)工作也很感興趣，于是二人開(kāi)始攜手合作，幸運(yùn)的是，該工作還得到了政府的援助。在此后整整50年的時(shí)間里，麥克爾遜和紐科姆對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不斷地進(jìn)行改進(jìn)和重復(fù)測(cè)量，終于確定光速為（299764±4）千米/秒。不幸的是，在一次光速測(cè)量中，麥克爾遜由于突發(fā)中風(fēng)而去世，享年79歲。