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物理学中光速的测量方法 　　 　　物理学上有一门专门研究光速的学科下面小编就为这一学科的同学推荐物理学中光速的测量方法欢迎大家阅读光传输技术的应用和发展 　　 　　摘要：光速是最重要的物理常数之一光速值的精确测量关系到许多物理量值精确度的提高光速的测量在光学的研究历程中有着重要的意义其测量精度的每一点提高都反映和促进了相应时期物理学的发展本文主要对天文学方法和利用精密仪器实验方法进行分析 　　 　　关键词：光速;测量方法;天文学方法;实验方法 　　 　　1.引言 　　 　　光速是一个非常重要的物理常量它与力学、电磁学、光学及近代物理中的许多定理、定律都有着密不可分的关系故光速的测定历来为物理学界所普遍重视 　　 　　伽利略1607年首次尝试测量光速(Fazeiu)利用旋转齿轮机构测得光速值约为3.15×108m/s是第一次在地球上测得的比较准确的值传统的光速测定的基本途径2条：一种是利用光是电磁波的性质测出光波的波长和频率再算出光速 　　 　　由于可见光的频率高波长短测频技术难度非常大所以目前实验使用的光速测量仪器大多利用示波器测量微小的时间间隔这种测量归因于精密的仪器而且其测量的也仅仅是光在光纤中的速度而非真空中的速度 　　 　　并且实验中缺少动手操作的过程仅仅是读取一些数据本文提出的光速测量设计性实验的思路是根据光的电磁波性质用光学基础通过测定RCL电路的谐振频率从而导出光速的表达式 　　 　　以前许多科学家们探索了光的测量方法下面介绍了以前的几种测量方法测量光速的方法通常分为天文学方法和利用精密仪器测光速方法两大类 　　 　　2.天文学方法 　　 　　2.1木星卫星蚀：1676年丹麦天文学家O.Rmer用木星卫星蚀法第一次成功地测量了光速周其为12年的木星是太阳行星而绕木星运行的卫星周期性的出现卫星蚀O.Rmer根据卫星蚀的周期性变化规律计算出光速的数值为214000km/s此数虽同现代测量结果的误差很大但其主要意义在于使O.Rmer第一次用实实验方法测得光速是以有限速度进行转播的 　　 　　2.2恒星光行差法：1728年英国的天文学家James.Bradley发现在地球绕太阳运行的一年内所有的恒星在天空中画出长半轴相等的椭圆其中在横道面内的恒星所画的椭圆蜕化成一条直线通过太阳且垂直于黄道面直线上的恒星所画的椭圆退化成一个圆从地球上看这些椭圆长轴的张角等于40.9这种现象称为恒星的光行差这种现象是由于光的转播速度具有有限值而引起的利用这种方法测的光速为303000Km/s它很接近于现代实验室测的光速的数值 　　 　　3.利用精密仪器的实验方法 　　 　　3.1齿轮法：1849年H.L.Fizeau第一个在实验室中成功地测量了光速他利用齿轮周期性地遮断光线的方法精确的测定了时间在1847年到1902年间用此方法测的光速均在2.99×108m/s的范围内 　　 　　3.2旋转镜法：旋转镜法的主要特点是能对信号的传播时间作精确测量1851年傅科成功地运用此法测定了光速旋转镜法的原理早在1834年1838年就已为惠更斯和阿拉果提出过它主要用一个高速均匀转动的镜面来代替齿轮装置由于光源较强而且聚焦得较好因此能极其精密地测量很短的时间间隔 　　 　　3.3旋转棱镜法：1962年Michelson改进了L.Foucault的实验设计了旋转棱镜法主要是利用多面反射镜代替L.Foucault实验中的单一平面镜以提高测量精度此实验中测的光速为299796±4km/sMichelson实验选择的光路很长由于空气的温度和压力的变化所造成的空气的不均匀性很难测量从而很难换算为真空中的光速为此后来Pearson和Pease对原来的实验加以改进由此测得真空中的光速为299774±2km/s 　　 　　3.4克尔盒法：Korlus和Mittelstaedt首先利用克尔盒调制光强的方法求测量光速在短光路、微小时间间隔范围内能够准确测量光速从而使实验精度大大提高后来Anderson和Hiittel各自独立地改进了此实验它们测得光速为299776±6km/s而1951年Berstrand进一步改进了此实验测得光速为299793.1±0.3km/s 　　 　　3.5光拍频法：光拍频法测光速是一种通过测量光拍的速度进而间接测量光速的方法光拍频法测量光速是利用光拍的空间分布测出同一时刻相邻同相位点的光程差和光拍频率从而间接测出光速目前此种方法是一般实验室中进行光速测量的常用方法 　　 　　根据振动叠加原理两列速度相同、振动面和传播方向相同频差又较小的简谐波叠加形成拍借助于声光移频器可以使光和超声波发生相互作用其结果是使输出光的频率发生改变在驻波法精形下可以得到输出衍射光的[频率为：fLm=f0+(L+2m)F(其中f0代表射光