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  FaineFy 2015-12-06 00:00:00

  3 1．微波諧振腔法 1950年埃森Z先采用測定微波波長和頻率的方法來確定光速．在他的實(shí)驗(yàn)中，將微波輸入到圓柱形的諧振腔中，當(dāng)微波波長和諧振腔的幾何尺寸匹配時(shí)，諧振腔的圓周長πD和波長之比有如下的關(guān)系：πD=2.404825λ，因此可以通過諧振腔直徑的測定來確定波長，而直徑則用干涉法測量；頻率用逐級差頻法測定．測量精度達(dá)10-7．在埃森的實(shí)驗(yàn)中，所用微波的波長為10厘米，所得光速的結(jié)果為299792.5±1km/s． 2．激光測速法（大學(xué)課本） 1790年美國國家標(biāo)準(zhǔn)局和美國國立物理實(shí)驗(yàn)室Z先運(yùn)用激光測定光速．這個(gè)方法的原理是同時(shí)測定激光的波長和頻率來確定光速（c=νλ）．由于激光的頻率和波長的測量精確度已大大提高，所以用激光測速法的測量精度可達(dá)10-9，比以前已有Z精密的實(shí)驗(yàn)方法提高精度約100倍． 除了以上介紹的幾種測量光速的方法外，還有許多十分精確的測定光速的方法． 根據(jù)1975年第十五屆國際計(jì)量大會的決議，現(xiàn)代真空中光速的Z可靠值是：c=299792.458±0.001km/s 接近光速時(shí)的速度合成 接近光速情況下，笛卡爾坐標(biāo)系不再適用.同樣測量光線離開自己的速度，一個(gè)快速追光的人與一個(gè)靜止的人會測得相同的速度（光速）.這與日常生活中對速度的概念有異.兩車以50km/h的速度迎面飛馳，司機(jī)會感覺對方的車以50 + 50 = 100km/h行駛，即與自己靜止而對方以100km/h迎面駛來的情況無異.但當(dāng)速度接近光速時(shí)，實(shí)驗(yàn)證明簡單加法計(jì)算速度不再奏效.當(dāng)兩飛船以90%光速的速度（對第三者來說）迎面飛行時(shí)，船上的人不會感覺對方的飛船以90%c+90%c=180%c光速速度迎面飛來，而只是以稍低于99.5%的光速速度行駛.結(jié)果可從愛因斯坦計(jì)算速度的算式得出：v和w是對第三者來說飛船的速度，u是感受的速度，c是光速.不同介質(zhì)中的光速 真空中的光速 真空中的光速是一個(gè)重要的物理常量，國際公認(rèn)值為c=299，792，458米/秒.17世紀(jì)前人們以為光速為無限大，意大利物理學(xué)家G.伽利略曾對此提出懷疑，并試圖通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)，但因過于粗糙而未獲成功.1676年，丹麥天文學(xué)家O.C.羅默利用木星衛(wèi)星的星蝕時(shí)間變化證實(shí)光是以有限速度傳播的.1727年，英國天文學(xué)家J.布拉得雷利用恒星光行差現(xiàn)象估算出光速值為c=303000千米/秒.1849年，法國物理學(xué)家A.H.L.菲佐用旋轉(zhuǎn)齒輪法首次在地面實(shí)驗(yàn)室中成功地進(jìn)行了光速測量，Z早的結(jié)果為c=315000千米/秒.1862年，法國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家J.-B.-L.傅科根據(jù)D.F.J.阿拉戈的設(shè)想用旋轉(zhuǎn)鏡法測得光速為c=(298000±500)千米/秒.19世紀(jì)中葉J.C.麥克斯韋建立了電磁場理論，他根據(jù)電磁波動方程曾指出，電磁波在真空中的傳播速度等于靜電單位電量與電磁單位電量的比值，只要在實(shí)驗(yàn)上分別用這兩種單位測量同一電量(或電流)，就可算出電磁波的波速.1856年，R.科爾勞施和W.韋伯完成了有關(guān)測量，麥克斯韋根據(jù)他們的數(shù)據(jù)計(jì)算出電磁波在真空中的波速值為3.1074×105千米/秒，此值與菲佐的結(jié)果十分接近，這對人們確認(rèn)光是電磁波起過很大作用.1926年，美國物理學(xué)家A.A.邁克耳孫改進(jìn)了傅科的實(shí)驗(yàn)，測得c=(299796±4)千米/秒，他于1929年在真空中重做了此實(shí)驗(yàn)，測得c=299774千米/秒.后來有人用光開關(guān)(克爾盒)代替齒輪轉(zhuǎn)動以改進(jìn)菲佐的實(shí)驗(yàn)，其精度比旋轉(zhuǎn)鏡法提高了兩個(gè)數(shù)量級.1952年，英國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家K.D.費(fèi)羅姆用微波干涉儀法測量光速，得c=(299792.50±0.10)千米/秒.此值于1957年被推薦為國際推薦值使用，直至1973年.1972年，美國的K.M.埃文森等人直接測量激光頻率ν和真空中的波長λ，按公式c=νλ算得c=(299792458±1.2)米/秒.1975年第15屆國際計(jì)量大會確認(rèn)上述光速值作為國際推薦值使用.1983年17屆國際計(jì)量大會通過了米的新定義，在這定義中光速c=299792458米/秒為規(guī)定值，而長度單位米由這個(gè)規(guī)定值定義.既然真空中的光速已成為定義值，以后就不需對光速進(jìn)行任何測量了.介質(zhì)中的光速 不同介質(zhì)中有不同的光速值.1850年菲佐用齒輪法測定了光在水中的速度，證明水中光速小于空氣中的光速.幾乎在同時(shí)，傅科用旋轉(zhuǎn)鏡法也測量了水中的光速（3/4c），得到了同樣結(jié)論.這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果與光的波粒二象性相一致而與牛頓的微粒說相矛盾(解釋光的折射定律時(shí))，這對光的波動本性的確立在歷史上曾起過重要作用.1851年，菲佐用干涉法測量了運(yùn)動介質(zhì)中的光速，證實(shí)了A.-J.菲涅耳的曳引公式.[玻璃中光速2/3c]

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