幾種測光速的方法

1、幾種測量光速的方法引言： 光速的測定在光學(xué)的發(fā)展史上具有非常特殊而重要的意義。它不僅推動了光學(xué)實驗，也打破了光速無限的傳統(tǒng)觀念；在物理學(xué)理論研究的發(fā)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(jù)，而且最終推動了愛因斯坦相對論理論的發(fā)展。 摘要： 光速的測定，經(jīng)過了幾百年的歷史，最初的光速是由惠更斯根據(jù)丹麥科學(xué)家羅曼的理論測出的，但是很不精確。隨后的科學(xué)家為了的到更精確的結(jié)果，便發(fā)明并運用不同的方法去測定光速，其中最先較精確的結(jié)果是法國科學(xué)家菲索旋轉(zhuǎn)齒輪法，接著的是邁克爾遜的旋轉(zhuǎn)鏡和干涉儀的測法，還有生活中運用微波爐測定光速的方法。關(guān)鍵字：光速的測定正文：一 惠更斯的測定的光速丹麥青年科

2、學(xué)家羅默。羅默生于奧爾胡斯，在哥本哈根受過教育，后來移居巴黎。在羅默來巴黎的30年前，意大利天文學(xué)家卡西尼應(yīng)路易十四聘請也來到巴黎，他對木星系進行了長期系統(tǒng)的觀察和研究。他告訴人們，木星和地球一樣也是圍繞著太陽運行的行星，但它繞太陽運行的周期是12年。在它的周圍有12顆衛(wèi)星，其中有4顆衛(wèi)星特別亮，地球上的人借助于望遠鏡就可以看清楚它們的位置。由于這些衛(wèi)星繞木星運行，隔一段時間就會被木星遮食一次，其中最近木星的那顆衛(wèi)星二次被木星遮食的平均時間間隔為42小時28分16秒。羅默在仔細觀察和測量之后發(fā)現(xiàn)，這個時間間隔在一年之內(nèi)的各個時間里并不是完全相同的，并且當(dāng)木星的視角變小時，這個時間間隔要大于平均

3、值。 1676年9月，羅默向巴黎科學(xué)院宣布，原來預(yù)計11月9日上午5點25分45秒發(fā)生的木衛(wèi)食將推遲10分鐘。巴黎天文臺的天文學(xué)家們雖然懷疑羅默的神秘預(yù)言，但還是作了觀測并證實了木衛(wèi)食的推遲。11月22日羅默在解釋這個現(xiàn)象時說，這是因為光穿越地球的軌道需要時間，最長時間可達22分鐘。后來惠更斯利用羅默的數(shù)據(jù)和地球軌道直徑的數(shù)據(jù)，第一次計算出光速為 2×108米/秒。雖然這個結(jié)果很不精確，但為光速的測定邁出了一大步。 二.法國科學(xué)家菲索的旋轉(zhuǎn)齒輪法菲索為法國科學(xué)家，他讓光源發(fā)出的光從轉(zhuǎn)動齒輪的間隙中通過，再通過透鏡變成平行光束，這光束聚焦于安裝在一定距離的平面鏡上，被平面鏡反射后再沿著

4、相反的方向返回齒輪，進入觀察者的眼睛。 當(dāng)齒輪以某一速度轉(zhuǎn)動時，觀察者將看不到返回的光，這是因為光線從齒輪到達平面鏡再回到齒輪時，恰好為下一個移來的齒所遮蔽，倘若使輪的轉(zhuǎn)速增加1倍，光點又重新被看到了，因為返回的光恰好穿過下一個齒縫。設(shè)輪的 如果光速為C，齒輪與平面鏡間的距離為l，那么， 進行的。齒輪的齒數(shù)是720個，計算光速為313，300公里/秒， 可以看出結(jié)果與今天的精確值比較接近。三. 邁克爾遜旋轉(zhuǎn)鏡和干涉儀測法如圖7所示是邁克爾遜用轉(zhuǎn)動八面鏡法測光速的實驗示意圖，圖中S為發(fā)光點，T是望遠鏡，平面鏡O與凹面鏡B構(gòu)成了反射系統(tǒng)。八面鏡距反射系統(tǒng)的距離為ABL（L可長達幾十千米），且遠大于

5、OB以及S和T到八面鏡的距離?，F(xiàn)使八面鏡轉(zhuǎn)動起來，并緩慢增大其轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)動頻率達到f0并可認(rèn)為是勻速轉(zhuǎn)動時，恰能在望遠鏡中第一次看見發(fā)光點S，由此邁克爾遜測出光速C。具體的算法為，此時八面鏡轉(zhuǎn)過角度為即可得出C=16以上為邁克爾遜的測定光速的原理及計算方法。四.巧用微波爐測光速光速的測量并不一定要用科學(xué)的儀器，其實在生活中我們可以利用身邊的東西進行測量，我們知道電磁波的傳播速度等于光速，因此我們可以運用微波爐發(fā)出的微波進行光速的測量。具體做法如下：把旋轉(zhuǎn)托盤從你的微波爐中拿出來，再把一塊巧克力放在托盤上。用最大的功率加熱，直到巧克力上有兩到三處出現(xiàn)融化這僅僅只需20秒鐘的時間。然后，從微波爐中

6、拿出巧克力，測量兩個融化處之間的距離，再將此距離乘以2，在乘以2,450,000,000(即2450兆赫茲，如果你的微波爐是標(biāo)準(zhǔn)廠家生產(chǎn)的，那么多半就是這個頻率)。接下來，你會驚奇地發(fā)現(xiàn)，算出的結(jié)果非常接近299,792,458若加上米/秒的單位，即是光速。       我們知道，微波爐每秒產(chǎn)生24億5千萬次的超高頻率，快速震蕩爐中事物所含有的蛋白質(zhì)、脂肪、水等成分的分子，使分子之間互相碰撞、擠壓、摩擦，重新排列組合。簡而言之，它是靠事物內(nèi)部的摩擦生熱原理來烹調(diào)的。由于巧克力棒靜止不動地停留在微波爐里，微波持續(xù)地震蕩相同的部位即迅速變熱并融化的地方。而相鄰兩個融化點之間的距離即是波長的一半，因為微波穿過巧克力塊時是上下波動的。將兩個融化點之間的距離乘以2，即為一個完整的波長。而微波和光波一樣，它們都是以光速行駛的電磁波。在你的爐子里，它們的頻率為2450兆赫茲，這就意味著它們每秒鐘上下跳躍的次數(shù)為24.5億次。我們已經(jīng)計算出它們的波長經(jīng)歷完整的一輪上升和下降的波動說走過的距離。因此我們可以計算出這樣的微波經(jīng)歷24.5億次上升和下降說走過的長度，也就是說，它們在一秒鐘內(nèi)所走過的長度。這樣，我們的數(shù)據(jù)就足夠了：如果你發(fā)現(xiàn)巧克力的融化點之間的距離是6厘米，那么用0.06*2*2.45*1,