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自然科普:光速是若何测量的?

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简介版权回原作者全部,如有侵权,请接洽我们大年夜家都知道:光的传达速度特别很是快,一秒钟就能走30万公里,一秒钟就可以绕地球七圈半。这么快的速度,人类是若何测量的呢?一.伽利略的测量在古希腊时代,关于光速 ...

版权回原作者全部,科普如有侵权,光速请接洽我们

大年夜家都知道:光的若何传达速度特别很是快,一秒钟就能走30万公里,测量一秒钟就可以绕地球七圈半。科普这么快的光速杭州近视眼手术打折时间速度,人类是若何若何测量的呢?

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一.伽利略的测量

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在古希腊时代,关于光速的测量数量级,人们并不是科普很清楚。一些迷信家,光速比如亚里士多德,若何甚至以为光速是测量无量大年夜的。更好玩的科普是,有人以为:光是光速从眼睛中发射出来的,我们一睁眼就能看到迢远的若何星星,所以光速一定是无量大年夜的。

文艺回答今后,近代迷信的50岁可以做近视眼手术前驱伽利略做了第一个测量光速的实验,事先是1638年。

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伽利略和他的助手站在两个相隔较远的山头上,每小我手里拿着一盏灯。伽利略起首遮住灯,助手看到伽利略遮住灯今后,急速遮住自身的灯。伽利略的假想是测量从遮住灯到看到助手遮住灯相差的时辰,这段时辰内,光刚好在两人之间传达了一个往复,多么就可以测出光速了。

但是,光速如此之快,以致于这个实验基本弗成能测出光速。假设不计两人的反响时辰和遮住灯的时辰,光传达这段距离的时辰只需要几微秒,以事先的设备前提没法完成测量。伽利略也供认,近视眼激光手术后模糊他没有经由进程这个实验测出光速,也没有剖断出光速是有限的照样无量的。不过,伽利略说:“即使光速是有限的,也一定快到弗成思议。”

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二.运用木星测光速

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真正意义上的光速测量是从丹麦天文学家奥勒·罗默末尾的。

1610年,伽利略运用自身改良的看远镜发清楚明了木星的四颗卫星,个中木卫一最接近木星,每42.5小时绕木星一圈。并且,木卫一的轨道平面特别很是接近木星绕太阳公转的轨道,所以,有光阴木卫一会转到木星后头,太阳的光没法晖映到木卫一,地球上的人就看不到这颗卫星了,称为木卫一蚀。近视眼手术的可以做吗

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我们来看一个表示图,地球绕着太阳A在圆轨道FGLK上逆时针活动,木卫一绕着木星B也在逆时针活动。木星面前CD之间是木星的阴影区,假设木卫一进入这局部阴影,太阳光晖映不到它,人们就没法看到它。也就是说,当木卫一到达C点时就会消掉落,称为“消踪”,假设木卫一从阴影出来,就可以也许被人不雅察到,也就是木卫一到达D点时就会出现,称为“现踪”。

罗默就是运用这个现象测量光速的。

起首,我们研讨地球接近木星时发生的现在近视眼手术价格表消踪和现踪现象。

当木卫一到达C点时进入阴影,这个现象的光需要传达一段距离才干到达地球。假定光从C传达到地球时地球位于F点,那末人们不雅察到消踪现象就比木卫一进入阴影时辰晚了一些,这段时辰等于CF长度与光速之比。

当木卫一到达D点时走出阴影,重新反射太阳光。这个现象也需要一段时辰才干到达地球。由于地球在活动,假定这束光到达地球时地球位于G点,那末,人们不雅察到现踪现象也比木卫一走出阴影时辰晚了一些,这段时辰等于DG长度与光速之比。

然则,由于CF比DG长,所以消踪现象耽误比现踪现象耽误多一些,即晚发明消踪,早发明现踪。消踪与现踪的时辰距离比木卫一在阴影中的时辰要短。我们可以用一个线段图走漏表示这个关系。

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一样,我们可以接头地球远离木星时的消踪和现踪现象。

假设地球到达L发明木星消踪,到达K发明木星现踪,由于地球在远离木星,所以LC的长度小于KD的长度,早发明消踪,晚发明现踪,人们不雅察到消踪和现踪的时辰距离就会比木卫一现其实木星阴影中的时辰长。

1671年到1673年,罗默停止了屡次不雅测,并且得出在地球远离木星时,消踪、现踪时辰差比接近时长了7分钟,并得出了光的速度在图片量级的结论。

牛顿和惠更斯这两位迷信巨匠固然在光究竟是粒子照样波的标题上争辩不休,然则在光速测量上都支撑了罗默的方法。牛顿还测量了光从太阳发射到地球需要8分钟的时辰,也就是说:我们看到的太阳是8分钟早年的太阳。

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三.迈克尔孙和傅科实验

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200年今后,第一个把光速测量精度大年夜幅提高的人是美国物理学家迈克尔孙。

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1877到1879年,迈克尔孙改良了傅科发明的改动镜,表示图以下:

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迈克尔孙测量光速装配表示图

迈克尔孙在相隔较远的两处分别放置八面镜M1和反射装配M2M3,让一束光经由八面镜中的镜面1反射后收回,再经由进程M2和M3反射回八面镜,经由镜面3反射掉落队入不雅察目镜。只要在如图所示的位置时,不雅察目镜处才会有光。假设八面镜迁移转变一点,经由界面1反射的光就没法晖映到M2,不雅察目镜上就看不到光了。

假设让八面镜改动起来,并且角速度逐渐增大年夜,会发明某个角速度下又可以从不雅察目镜中看到光了。这是由于界面1刚好倾斜45度角时,光线经由界面1反射到达M2,再前往八面镜时,八面镜刚好迁移转变一格(1/8周期),因此界面2刚好跑到图中镜面3的位置,将光线反射进入不雅察目镜。由于视觉暂留现象,不雅察目镜中就似乎一向可以看到光。

假定支配两套装配相距为L,当八面镜迁移转变周期为T时,可以从不雅察镜中看到光,由于L远庞大年夜于其他局部的长度,所以光从界面1反射到左边,再回到八面镜走过的距离近似为

S=2L

依据刚才的剖析,光往复生动一次,八面镜刚好走过1格,时辰

t=T/8

是以光的速度为

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依据这个事理,迈克尔孙测出光的速度为299853±60km/s,与我们明天测量的加倍切确的值特别很是接近。

而今,人们运用加倍切确的方法测出光在真空中的速度为299792458m/s,并且运用光速来定义“米”的概念。1米就等于光在真空中传达299792458分之一秒内传达的距离。假设距离特别很是大年夜,人们就运用光年的概念:1光年等于光在一年时辰里走过的距离,大年夜约图片。我们能看到几百万光年以外的恒星,那是由于那些恒星早在几百万年前就末尾发光了,直到明天它们收回的光才到达地球。换句话说,我们看到的是它们几百万年前的容貌,明天它还存在不存在,照样个未知数呢!

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END

来源:李永乐师长教员



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