Lysets hastighet i vakuum måles ikke. Den har en nøyaktig fast verdi i standardenheter. I følge den internasjonale avtalen fra 1983 er en meter definert som lengden på banen som ble kjørt med lys i et vakuum i løpet av en tid på 1/299792458 sekunder. Lysets hastighet er nøyaktig 299,792,458 m / s. En tomme er definert som 2,54 centimeter. Derfor, i ikke-metriske enheter, har lysets hastighet også en nøyaktig verdi. En slik definisjon gir mening bare fordi lysets hastighet i et vakuum er konstant, og dette faktum må bekreftes eksperimentelt (se. Er lysets hastighet konstant?). Det er også nødvendig å eksperimentelt bestemme lysets hastighet i medier som vann og luft.
Fram til det syttende århundre ble det antatt at lys sprer seg umiddelbart. Dette ble bekreftet av observasjoner av måneformørkelsen. Med en begrenset lyshastighet skulle det være en forsinkelse mellom jordens stilling i forhold til månen og jordskyggens plassering på månens overflate, men ingen slik forsinkelse ble funnet. Vi vet nå at lysets hastighet er for rask til å merke en forsinkelse. Galileo tvilte på uendelig lysets hastighet. Han foreslo en måte å måle den på ved å lukke og åpne en lykta flere mil unna. Det er ikke kjent om han prøvde et slikt eksperiment, men på grunn av den svært høye lyshastigheten, kunne målingen ikke lykkes.
Den første vellykkede måling av c ble foretatt av Olaf Roemer i 1676. Han la merke til at tiden mellom formørkelser av Jupiters satellitter er kortere når avstanden fra Jorden til Jupiter avtar, og lengre når denne avstanden øker. Han innså at dette skyldes en endring i tiden det tar for lys å reise fra Jupiter til Jorden når avstanden mellom dem endres. Han beregnet at lysets hastighet er 214 000 km / s. Unøyaktigheten skyldes at avstandene mellom planetene på det tidspunktet ennå ikke var godt definert.
I 1728 estimerte James Bradley størrelsen på lysets hastighet ved å observere stjerners aberrasjon (en endring i den tilsynelatende posisjonen til en stjerne forårsaket av bevegelsen av jorden rundt solen). Han observerte en av stjernene i stjernebildet Draco, og fant ut at dens tilsynelatende posisjon endres gjennom året. Denne effekten fungerer for alle stjerner, i motsetning til parallaks, som er mer merkbar for stjerner i nærheten. Aberrasjon ligner på effekten av bevegelse på innfallsvinkelen til regndråper. Hvis du står og det ikke er vind, faller dråper loddrett på hodet. Løper du, viser det seg at regnet kommer i vinkel og treffer ansiktet ditt. Bradley målte denne vinkelen for stjernelys. Han kjente til hastigheten på jordens bevegelse rundt sola, og bestemte at lysets hastighet er 301 000 km / s.
Den første målingen av c på jorden ble gjort av Armand Fizeau i 1849. Han brukte refleksjon av lys fra et speil 8 km unna. En lysstråle passerte gjennom et gap mellom tennene til et raskt roterende hjul. Rotasjonshastigheten ble økt til den reflekterte bjelken ble synlig i neste spalte. Den beregnede verdien av c viste seg å være 315 000 km / s. Et år senere forbedret Leon Foucault denne metoden ved hjelp av et roterende speil og oppnådde en mye mer nøyaktig verdi på 298 000 km / s. Den forbedrede metoden var nøyaktig nok til å bestemme at lysets hastighet i vann er tregere enn i luft.
Etter at Maxwell publiserte sin teori om elektromagnetisme, ble det mulig å bestemme lysets hastighet indirekte ut fra verdiene til magnetisk og elektrisk permeabilitet. Weber og Kohlrausch var de første som gjorde dette i 1857. I 1907 fikk Rose og Dorsey 299 778 km / s på samme måte. På det tidspunktet var dette den mest nøyaktige verdien.
Deretter ble ytterligere tiltak iverksatt for å forbedre nøyaktigheten. For eksempel ble brytningsindeksen for lys i luft tatt i betraktning. I 1958 oppnådde Froome en verdi på 299792,5 km / s ved bruk av mikrobølgerinterferometer og en Kerr elektro-optisk lukker. Etter 1970 ble enda mer presise målinger mulig med bruk av en meget stabil laser og en presisjon cesiumklokke. Inntil den tiden var nøyaktigheten til standardmåleren høyere enn nøyaktigheten til å måle lysets hastighet. Og nå ble lysets hastighet kjent med en nøyaktighet på pluss eller minus 1 m / s. Det er nå mer praktisk å bruke lysets hastighet til å bestemme måleren. Avstandsstandarden på 1 meter blir nå bestemt med en atomur og en laser.
Tabellen viser de viktigste stadiene for måling av lysets hastighet (Froome og Essen):
Salgsfremmende video:
| Dato | Forfattere | Metode | km / s | Feil |
|---|---|---|---|---|
| 1676 | Olaus Roemer | Moons of Jupiter | 214000 | |
| 1726 | James bradley | Aberrasjon av stjernene | 301000 | |
| 1849 | Armand fizeau | Utstyr | 315000 | |
| 1862 | Leon foucault | Roterende speil | 298000 | ± 500 |
| 1879 | Albert michelson | Roterende speil | 299910 | ± 50 |
| 1907 | Rosa, Dorsay | EM-konstanter | 299 788 | ± 30 |
| 1926 | Albert michelson | Roterende speil | 299 796 | ± 4 |
| 1947 | Essen, Gorden-Smith | Resonans resonator | 299 792 | ± 3 |
| 1958 | KDFroome | Radiointerferometer | 299 792,5 | ± 0,1 |
| 1973 | Evanson et al | Laserinterferometer | 299 792.4574 | ± 0,001 |
| 1983 | CGPM | Akseptert verdi | 299 792.458 | 0 |
