光的速度是如何计算出来的？ _知识百科

最早的较高准确度的光速测量来自1851年，法国科学家傅科。当时他采用的方法是旋转镜法，大致原理如上图所示：A为一面镀膜的半透光的镜子，光源S发出的光经A的反射，进入齿轮N的轮齿之间。齿轮旋转，于是就会时不时遮挡光束。通过齿轮N后，光束经平面镜M的反射，再次回到齿轮。如果这时齿轮恰好又在一个间隙，则光束可以齿轮，进而在半透镜A之后的观测者就可以观测到光。齿轮的齿数已知，转速已知，则两个齿通过的时间差就已知，进而可以算出光从第一次通过齿轮，到反射后回到齿轮，所用的时间。齿轮到平面镜M的距离可以简单测量出来，有时间有距离，也就有了速度。当时傅科得到的光速是298*10^8米/秒，已经是很不错的准确度了。
在1924年，美国科学家迈克尔逊对这一实验装置进行了改进，用旋转的八面镜代替了齿轮，大大提高了实验精度。原理如上图所示：有八个面的反射镜A不断旋转，只有当1面正对左上45度角方向的时候才能将光送入光路系统B；光经过B的一系列反射后，摄像镜面3的位置，而此时只有镜面3正对左下45度角方向的时候，光可以被观测镜看到。由于条件十分苛刻，因此只有反射镜旋转的速度为非常精确的某些特定值的时候，才能在观察镜中看到光斑。再由旋转速度和光路长度，即可简单计算出光速。当时的实验得到了299796±4 千米/秒的结果，已经非常准确了。
【光的速度是如何计算出来的？】再之后，在1983年10月的第十七届国际计量大会上，米被重新定义为：“光在真空中1／299792458秒的时间间隔内所经路程的长度” 。加之时间已经被精确定义（铯133原子基态的两个超精细能阶之间跃迁时所辐射的电磁波的周期的9,192,631,770倍的时间），光速的值也就这样被“确定”了下来：299792458米/秒，一丝一毫也不差。换言之，米这个概念，现在已经是源于光速的了。
但如果谈到计算，那就更有趣了。1865年，麦克斯韦第一次完成了麦克斯韦方程组，全面描述了宏观电磁场的性质。之后又发展了这一方程组的各种形式。而从这4条方程中，我们就完全可以推导出光速计算的方法。
上图为之*乎用户TDurden推导的光速计算方法。由最终式易得，真空介电常数和磁导率，有这两个常数就可以直接计算光速。这也是“光速不变”这一概念的起源之地。

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