1樓：
光速的測定在光學的發展史上具有非常特殊而重要的意義。它不僅推動了光學實驗，也打破了光速無限的傳統觀念；在物理學理論研究的發展里程中，它不僅為粒子說和波動說的爭論提供了判定的依據，而且最終推動了愛因斯坦相對論理論的發展。
在光速的問題上物理學界曾經產生過爭執，開普勒和笛卡爾都認為光的傳播不需要時間，是在瞬時進行的。但伽利略認為光速雖然傳播得很快，但卻是可以測定的。2023年，伽利略進行了最早的測量光速的實驗。
伽利略的方法是，讓兩個人分別站在相距一英里的兩座山上，每個人拿一個燈，第一個人先舉起燈，當第二個人看到第一個人的燈時立即舉起自己的燈，從第一個人舉起燈到他看到第二個人的燈的時間間隔就是光傳播兩英里的時間。但由於光速傳播的速度實在是太快了，這種方法根本行不通。但伽利略的實驗揭開了人類歷史上對光速進行研究的序幕。
2023年，丹麥天文學家羅麥第一次提出了有效的光速測量方法。他在觀測木星的衛星的隱食週期時發現：在一年的不同時期，它們的週期有所不同；在地球處於太陽和木星之間時的週期與太陽處於地球和木星之間時的週期相差十四五天。
他認為這種現象是由於光具有速度造成的，而且他還推斷出光跨越地球軌道所需要的時間是22分鐘。2023年9月，羅麥預言預計11月9日上午5點25分45秒發生的木衛食將推遲10分鐘。巴黎天文臺的科學家們懷著將信將疑的態度，觀測並最終證實了羅麥的預言。
羅麥的理論沒有馬上被法國科學院接受，但得到了著名科學家惠更斯的贊同。惠更斯根據他提出的資料和地球的半徑第一次計算出了光的傳播速度：214000千米/秒。
雖然這個數值與目前測得的最精確的資料相差甚遠，但他啟發了惠更斯對波動說的研究；更重要的是這個結果的錯誤不在於方法的錯誤，只是源於羅麥對光跨越地球的時間的錯誤推測，現代用羅麥的方法經過各種校正後得出的結果是298000千米/秒，很接近於現代實驗室所測定的精確數值。
2023年，英國天文學家布萊德雷發現了恆星的“光行差”現象，以意外的方式證實了羅麥的理論。剛開始時，他無法解釋這一現象，直到2023年，他在坐船時受到風向與船航向的相對關係的啟發，認識到光的傳播速度與地球公轉共同引起了“光行差”的現象。他用地球公轉的速度與光速的比例估算出了太陽光到達地球需要8分13秒。
這個數值較羅麥法測定的要精確一些。菜德雷測定值證明了羅麥有關光速有限性的說法。
光速的測定，成了十七世紀以來所的關於光的本性的爭論的重要依據。但是，由於受當時實驗環境的侷限，科學家們只能以天文方法測定光在真空中的傳播速度，還不能解決光受傳播介質影響的問題，所以關於這一問題的爭論始終懸而未決。
十八世紀，科學界是沉悶的，光學的發展幾乎處於停滯的狀態。繼布萊德雷之後，經過一個多世紀的醞釀，到了十九世紀中期，才出現了新的科學家和新的方法來測量光速。
2023年，法國人菲索第一次在地面上設計實驗裝置來測定光速。他的方法原理與伽利略的相類似。他將一個點光源放在透鏡的焦點處，在透鏡與光源之間放一個齒輪，在透鏡的另一測較遠處依次放置另一個透鏡和一個平面鏡，平面鏡位於第二個透鏡的焦點處。
點光源發出的光經過齒輪和透鏡後變成平行光，平行光經過第二個透鏡後又在平面鏡上聚於一點，在平面鏡上反射後按原路返回。由於齒輪有齒隙和齒，當光通過齒隙時觀察者就可以看到返回的光，當光恰好遇到齒時就會被遮住。從開始到返回的光第一次消失的時間就是光往返一次所用的時間，根據齒輪的轉速，這個時間不難求出。
通過這種方法，菲索測得的光速是315000千米/秒。由於齒輪有一定的寬度，用這種方法很難精確的測出光速。
2023年，法國物理學家傅科改進了菲索的方法，他只用一個透鏡、一面旋轉的平面鏡和一個凹面鏡。平行光通過旋轉的平面鏡匯聚到凹面鏡的圓心上，同樣用平面鏡的轉速可以求出時間。傅科用這種方法測出的光速是298000 千米/秒。
另外傅科還測出了光在水中的傳播速度，通過與光在空氣中傳播速度的比較，他測出了光由空氣中射入水中的折射率。這個實驗在微粒說已被波動說推翻之後，又一次對微粒說做出了判決，給光的微粒理論帶了最後的衝擊。
2023年，卡婁拉斯和米太斯塔德首先提出利用克爾盒法來測定光速。2023年，貝奇斯傳德用這種方法測出的光速是299793千米/秒。
光波是電磁波譜中的一小部分，當代人們對電磁波譜中的每一種電磁波都進行了精密的測量。2023年，艾森提出了用空腔共振法來測量光速。這種方法的原理是，微波通過空腔時當它的頻率為某一值時發生共振。
根據空腔的長度可以求出共振腔的波長，在把共振腔的波長換算成光在真空中的波長，由波長和頻率可計算出光速。
當代計算出的最精確的光速都是通過波長和頻率求得的。2023年，弗魯姆求出光速的精確值：299792.
5±0.1千米/秒。2023年，埃文森測得了目前真空中光速的最佳數值：
299792457.4±0.1米/秒。
光速的測定在光學的研究歷程中有著重要的意義。雖然從人們設法測量光速到人們測量出較為精確的光速共經歷了三百多年的時間，但在這期間每一點進步都促進了幾何光學和物理光學的發展，尤其是在微粒說與波動說的爭論中，光速的測定曾給這一場著名的科學爭辯提供了非常重要的依據
光速是有限還是無限，到17世紀還有爭議，笛卡爾認為是無限的，伽利略認為是有限的。17世紀初，伽利略用測量聲速的方法來測量光速，他讓兩個人各提一盞有遮光板的燈，並分別站在相距約1．6千米的地方，令第一個人先開啟他的燈，同時開始計時；第二個人見到第一個人的燈亮時，立刻開啟自己的燈；當第一個人看見第二個人的燈亮時，停止計時，這樣測出光從第一個人到第二個人再返回所用的時間，再測出兩地的距離，就可以計算出光的速度。從原理上講，伽利略的方法是對的，但是實驗失敗了。
這是因為光速很大，1／7秒能繞地球一週多，靠當時的條件在地球上用通常測聲速的方法測光速是難以實現的。於是，人們把測光速的場地移到太空。在伽利略去世後約30年，丹麥王文學家羅默在觀察木星的衛星食中，於2023年指出光速是有限的。
木星是一個週期為12年的太陽行星，它有11個衛星——木星的月亮，其中4個最亮的可用合適的望遠鏡看到，它們繞木星旋轉的軌道平面幾乎重合於地球和木星繞太陽旋轉的軌道面。因而木星的衛星每繞木星一週將在進入木星影處發生一次蝕。最接近於木星的衛星，其週期是42小時28分16秒（約為7／4天），它走過自己直徑那樣的距離約需3．5分鐘，因而用望遠鏡可以觀察到它剛發生蝕的瞬間，在這個系統裡，木星的衛星蝕，一方面作為一個訊號供地球上人來觀察，同時，此衛星蝕的週期過程又是一個準確的時鐘，如果地球相對於木星的距離不變，或者光速為無限大（訊號由木星那裡傳到地球不需要時間），則每隔42小時28分16秒自然就看到該衛星的蝕一次。
但是，眾所周知，光速不是無限大，並且地球每時都在改變著它與木星的距離，所以在地球上看到的木星的衛星相鄰蝕之間的時間間隔是變化的。顯然這個變化與地球相對於木星的距離的變化和光速的大小有關。
羅默經過長期細心的觀察，他發現：在圖4－4中，若地球在e1和木星在j1看到一次木星衛星蝕，再用平均週期推算此後任一次蝕的時間，則後一次蝕一般地並不剛好發生在所推算的時間。例如當地球在經過e1之後約三個月行至e2處，實際看到蝕的時間較推算出的時間延遲了約10分鐘。
這是因為當地球在作自e1向e2而達e3的運動時，地球與木星的距離在逐漸增大，自木星來的任一訊號都必須比前一訊號多走一些距離才到達地球。經過由e1到e2的三個月，所有相鄰蝕的時間延遲的總和約為10分鐘。當地球繼續由e2經過e4而向e5運動時，地球與木星的距離在逐漸減小，自木星來的任一訊號都比前一訊號少走一些距離。
羅默從他的測量得出，光走過與地球軌道半徑等長的距離所需的時間約為11分鐘。在羅默的時代只知道地球軌道半徑的近似值，當取此半徑為149．7×106千米時，算得光速c＝215000千米／秒。
在地球上較短的距離內用實驗的方法測出光速是19世紀中葉的事了。2023年德國物理學家菲索用“齒輪法”測出光速。如圖4－5所示，從光源s發出的光，射到半鍍銀的平面鏡a上，經a反射後，從齒輪n的齒間空隙射到反射鏡m上，然後再反射回來，通過半鍍銀鏡射入觀察者眼中。
如果使齒輪轉動，那麼在光從齒間到達m再反射回齒間的時間δt內，齒輪將轉過一個角度。如果這時齒a和a′間的空隙恰好被a所佔據，則反射回來的光被遮斷，因而觀察者將看不到光。但如果這時齒輪恰好轉到下一個齒間空隙，由m反射回來的光從齒間空隙通過，觀察者就能重新看到光。
齒輪的齒數已知，測出齒輪的轉速，可算出齒輪轉過一個齒的時間δt，再測出m、n間的距離，就可以算出光速。菲索當時測得空氣中的光速：c＝315300千米／秒。
2023年，法國物理學家傅科用旋轉鏡法測得空氣中的光速：c＝298×108米／秒。傅科還第一次測出了光在水中的傳播速度為2．23×108米／秒，相當空氣中光速的四分之三。
1924—2023年，美國科學家邁克爾孫綜合菲索和傅科測光速方法的優點，用旋轉稜鏡法，在美國海拔5500米、相距35千米的威爾孫山和聖安東尼奧山進行實驗，精確地測得光速：c＝299796±4千米／秒。非常接近2023年第15屆國際計量大會決議採用的光速值c＝299792．458±0．001千米／秒。
他就在這次測量過程中中風，於2023年去世。
在鐳射得以廣泛應用以後，開始利用鐳射測量光速。其方法是測出鐳射的頻率和波長，應用c=λν計算出光速c，目前這種方法測出的光速是最精確的。根據2023年第15屆國際計量大會決議，把真空中光速值定為c＝299 792 458米／秒。
在通常應用多取c=3×10^8米／秒。
光速測量儀
lm2000a1 光速測量儀（原lm2000a的增強型）(相位法) • 對鐳射光束直接進行100mhz的高頻調製，移動反光鏡通過測量近程光與遠端光的相位差求得調製光的波長，依據c=f·λ計算出光的傳播速度，即“相位法”。
•選用示波器來測量相位值。並採用降頻測相電路，測相頻率為455khz，大大降低了對示波器的要求。
lm2000b 光速測量儀(振盪法) • 把光程作為“光-電振盪”環路中的一個參量，用頻率計測量近程光與遠端光的頻率差，並轉換成時間差，依據c=△d/△t求得光速值。
lm2000c 光速測量儀(光拍法)
採用高頻聲光器件，利用聲光頻移效應產生150mhz的拍頻波，移動反光鏡，用示波器測量近程光與遠端光的相位差求得拍頻波的波長，進而測得光的傳播速度，即“光拍法”。
參考資料
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