Ljóshraði er einnig mikilvægur breytur ljóss, ákvörðun þess í sögu þróun ljósfræði hefur mjög sérstaka og mikilvæga þýðingu, ekki aðeins til að stuðla að djúpri þróun sjóntilrauna, heldur einnig til að brjóta hefðbundna hugmyndina um ljósfræði. ljóshraði óendanlegur. Í þróun fræðilegs eðlisfræðináms gefur ákvörðun ljóshraða fyrir agnakenninguna og sveiflukenningu umræðunnar grundvöll fyrir dóma og stuðlar að lokum að uppgötvun og þróun afstæðiskenningar Einsteins.
Hvernig ljóshraði er mældur
1. Formáli að mælingu á ljóshraða
Það var ágreiningur í eðlisfræðinni um ljóshraða. Bæði Kepler og Descartes töldu að ljósið ferðaðist án tíma og á augabragði. Galíleó taldi að hægt væri að mæla ljóshraðann, þótt hann væri óvenju hraður, og árið 1607 gerði Galíleó fyrstu tilraunina til að mæla ljóshraðann. Mæliaðferð Galileo er að láta tvo menn standa í 1.6093 km fjarlægð á toppi tveggja fjalla, hvert með lampa, sá fyrsti til að lyfta lampanum, þegar annar sá lampi fyrri einstaklingsins lyfta sínum eigin lampa strax, frá kl. fyrsta manneskjan til að hækka lampann til að sjá lampa annarrar manneskju er bilið á milli ljósútbreiðslutímans, og í samræmi við fjarlægðina milli tveggja staða mun hægt að fá hraða ljósútbreiðslunnar. Hins vegar, vegna þess að hraði ljósútbreiðslu er of hraður, ásamt áhorfanda verður einnig að hafa ákveðinn viðbragðstíma, svo tilraunir Galileo tókst ekki, en tilraun Galileo er opnun mannkynssögunnar á útbreiðsluhraða ljóss til að mæla aðdraganda rannsóknarinnar.
2. Stjörnufræðileg mæling
Árið 1676 setti danski stjörnufræðingurinn Rømer fyrst fram skilvirkari aðferð til að mæla ljóshraða. Hægt er að nota hvaða reglubundnu ferli sem er sem „klukku“ og honum tókst að finna klukku Júpíters, sem er mjög langt frá jörðinni: gervihnött sem Júpíter myrkar á hverju tilteknu tímabili. Hann tók eftir því að tíminn á milli tveggja samfellda gervitunglamyrkva, þegar jörðin aftur frá hreyfingu Júpíters, er lengri hreyfing jarðar í átt að Júpíter en tímamunurinn er um 15 s. Romer í gegnum athugun á gervihnattamyrkvi Júpíters og brautarþvermál ljóshraða jarðar: 214300 km á sekúndu. þetta gildi frá ljóshraða nákvæmni gildis mismunarins er mjög stórt, en þetta er ekki mæliaðferðin er ekki rétt, aðalatriðið er að þá Þekkja radíus brautar jarðar er aðeins nálgun, á meðan mæling á gervihnattamyrkvatíma er ekki nógu nákvæm. Síðar notuðu vísindamenn ljósmyndaaðferðina til að mæla tíma gervihnattamyrkva Júpíters og nákvæmni mælinga á svigrúmsradíus jarðar er aukin, með því að nota Romer aðferðina til að finna útbreiðsluhraða ljóssins er 299840 á sekúndu 60km, mjög nálægt nákvæmt gildi nútíma rannsóknarstofumælinga.
Árið 1728 mældi enski stjörnufræðingurinn Bradley ljóshraða með því að nota aðferðina við að ferðast ljós mismun stjarna. Þegar Bradley fylgdist með stjörnum á jörðinni tók Bradley eftir því að sýnileg staða stjarnanna var stöðugt að breytast og að innan árs virtust allar stjörnurnar fara á sporbaug með jafnlanga ása um hámarkið í viku. Hann rekur þetta fyrirbæri til þess að það tók nokkurn tíma fyrir ljósið frá stjörnunum að ferðast til jarðar og á þessum tíma hafði jörðin skipt um stöðu með snúningi, en þaðan mældi hann ljóshraðann vera 299.930 km á annað.
3. Gírmæling
Árið 1849 notaði franski vísindamaðurinn Fissot fyrst hannað tilraunatæki til að ákvarða útbreiðsluhraða ljóss og mælingar hans var svipuð og Galileo. Hann setti punktljósgjafa í brennipunkt linsunnar, á milli linsunnar og ljósgjafans til að setja gír, í linsuna hinum megin við ystu hlið hinnar linsunnar og planspegill settur til skiptis, flugspegill er staðsettur í fókus seinni linsunnar. Point ljósgjafi gefið út af ljósinu í gegnum gír og linsur í samhliða ljós, samhliða ljós í gegnum aðra linsu og síðan í flugvél spegil safnað á punkti, í plan spegil eftir endurspeglun á upprunalega leið til baka. Þar sem gírinn er með bil og tennur, þegar ljósið fer í gegnum bilið þegar áhorfandinn getur séð afturljósið, þegar ljósið hittir fyrir tennurnar, verður hulið. Tíminn frá upphafi þar til ljósið hverfur fyrst er sá tími sem ljósið tekur að fara eina ferð fram og til baka og eftir hraða gíranna er ekki erfitt að komast að þessum tíma. Þannig mældi Fischer ljóshraðann 315,000 kílómetra á sekúndu og þar sem gírarnir voru af ákveðinni breidd var erfitt að mæla útbreiðsluhraða ljóssins nákvæmlega með þessari aðferð.
Árið 1850 bætti franski eðlisfræðingurinn Foucault aðferð Fisso með því að nota aðeins linsu, flatan snúningsspegil og íhvolfan spegil. Samhliða ljós rennur saman að miðju íhvolfa spegilsins í gegnum snúningsplansspegilinn og hægt er að nota sama snúningshraða flugspegilsins til að finna hringferðartíma ljósgeislans og ljóshraði mældur á þennan hátt er 298 ,000km á sekúndu.
4. Örbylgjumælingaraðferð
Ljósbylgjur eru lítill hluti af rafsegulrófinu, vísindamenn á rafsegulrófinu hvers konar rafsegulbylgjubreytur eru gerðar nákvæmar mælingar. Árið 1950 lagði Eisen fram aðferð við holaómun til að mæla ljóshraða. Meginreglan um mælingu er: Örbylgjuofn í gegnum holrúmið, þegar tíðni þess er ákveðið gildi mun enduróma, ómun bylgjulengd λ og ómun hola ummál ummáls sambandsins milli R sem:
R=2.404825λ
Og þá í samræmi við vöru af bylgjulengd og tíðni mun fá hraða ljóssins. Með því að mæla nákvæmlega þvermál ómunaholsins er hægt að ákvarða nákvæma ómun bylgjulengd, en þvermál holrúmsins er hægt að mæla nákvæmlega með interferometric aðferðum, er hægt að ákvarða rafsegultíðnina nákvæmlega með skref-fyrir-skref mismunatíðniaðferð. Eisen með fyrirhugaða aðferð sína til að ná ljóshraða fyrir 299792,5 s 1km á sekúndu, mælingarnákvæmni upp á 10-7.
5. Lasermæling
Árið 1972 notaði National Institute of Standards and Technology (NIST) í Boulder, Colorado, Bandaríkjunum, leysistruflumælingar til að ákvarða ljóshraða, skilaði c=299792456.2±1.1m/s og fékk mælingarnákvæmni. allt að 10-9, sem er 100 sinnum nákvæmara en fyrri mæling. Þar sem svipaðar tilraunir gáfu svipuð gildi fyrir ljóshraða mælti 17. alþjóðlega ráðstefnan um þyngd og mál árið 1983 299792458m/s sem gildi fyrir ljóshraða.
Myndtímaröð ljóshraðamælinga
Ljóshraðinn hefur verið á ferðalagi í meira en 300 ár af mælingum og hefur loksins verið lokið. Í rannsóknaferlinu sameinuðu vísindamenn fullkomlega kenningu og framkvæmd, útreikninga og mælingar og fengu að lokum nákvæmt gildi á ljóshraða.
Ákvörðun ljóshraða hefur ekki aðeins áhrif á skilgreiningu einingarinnar "mæli", heldur hjálpar einnig frekari rannsóknum. Staðlaðar einingar eins og ljóshraði og „mælirinn“ kunna að virðast léttvægar, en þær hafa orðið vitni að framgangi mannlegrar siðmenningar. Vísindin hafa engin takmörk og ferð mannkyns til að kanna heiminn er nýhafin.
