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光速發明者

發布時間:2021-07-27 09:19:08

A. 光速的研究歷史

真空中的光速是一個物理常量,國際公認值為c=299792458m/s。17世紀前人們以為光速為無限大,義大利物理學家G.伽利略曾對此提出懷疑,並試圖通過實驗來檢驗他設想,在距離很遠的兩個地方,兩人互相用燈光傳遞信號,最終沒能成功。
艾薩克·牛頓也接受光速是有限的觀念,在他1704年出版的書《光學》中,他提出光每秒鍾可以橫越地球16.6次(相當於210,000公里/秒,比正確值低了30%)。這似乎是他自己的推斷(不能確知他是否有引用或參考羅默的數據)。
1676年,丹麥天文學家奧勞斯·羅默(1644~1710)利用木星衛星的星蝕時間變化證實光是以有限速度傳播的。他利用木星的木衛一在木星在木星圓面上的投影作周期性變化的現象,第一次定量的估計出光速。艾歐的公轉軌道可以用來計算時間,因為它會規律的進入木星的陰影中一段時間。羅默觀測到當地球在最接近木星時,艾歐的公轉周期是42.5小時,當地球遠離木星時,艾歐從陰影中出現的時間會比預測的越來越晚,很明顯的是因為木星與地球的距離增加,使得信號要花更多的時間傳遞。光要通過行星之間增加的距離,使得計時的信號在第一次和下一次之間因而延長了額外的時間。當地球向木星接近時,情形則正好相反。羅默觀測到艾歐在接近的40 個軌道周期中周期比遠離的40個軌道周期縮短了22分鍾。以這些觀測為基礎,羅默認為在80個軌道周期中光線要多花費22分鍾行走艾歐與地球之間增加的距離。這意味著地球經歷了80個艾歐軌道周期(42.5小時)的時間,光線只要花22分鍾。這對應於一個地球在軌道上繞著太陽運動和光速之間的一個比例。意味著光速是地球的軌道速度的9,300倍,與現 在的數值10,100倍比較,相差較小。但是因為這種觀測是很困難的,因而日後被其他的方法所取代。
在當時,天文單位的估計數值是大約1億4千萬公里。克里斯蒂安·惠更斯結合了天文單位和羅默的時間估計,每分鍾的光速是地球直徑的1,000倍,他似乎誤解了羅默22分鍾的意思,以為是橫越地球軌道所花費的時間。這相當於每秒220,000公里(136,000英里),比現 在採用的數值低了26%,但仍比當時使用其他已知的物理方法測得的數值為佳。
即使如此,靠著這些觀測,光速是有限的仍不能被大眾滿意的接受(著名的有吉恩·多米尼克·卡西尼),直到在詹姆斯·布雷德里(1728)的觀測之後,光速是無限的想法才被揚棄。布雷德里推論若光速是有限的,則因為地球的軌道速度,會使抵達地球的星光有一個微小角度的偏折,這就是所謂的光行差,他的大小隻有1/200度。布雷德里計算的光速為298,000公里/秒(185,000英里/秒),這與現 在的數值只有不到1%的差異。光行差的效應在19世紀已經被充分的研究,最著名的學者是瓦西里·雅可夫列維奇·斯特魯維。
1849年,法國物理學家A.H.L.菲佐用旋轉齒輪法首次在地面實驗室中成功地進行了光速測量,最早的結果為c=315000千米/秒。1862年,法國實驗物理學家J.-B.-L.傅科根據D.F.J.阿拉戈的設想用旋轉鏡法測得光速為c=(298000±500)千米/秒。19世紀中葉J.C.麥克斯韋建立了電磁場理論,他根據電磁波動方程曾指出,電磁波在真空中的傳播速度等於靜電單位電量與電磁單位電量的比值,只要在實驗上分別用這兩種單位測量同一電量(或電流),就可算出電磁波的波速。1856年,R.科爾勞施和W.韋伯完成了有關測量,麥克斯韋根據他們的數據計算出電磁波在真空中的波速值為3.1074×10^5千米/秒,此值與菲佐的結果十分接近,這對人們確認光是電磁波起過很大作用。
1926年,美國物理學家A.A.邁克耳孫改進了傅科的實驗,測得c=(299796±4)千米/秒,他於1929年在真空中重做了此實驗,測得c=299774千米/秒。後來有人用光開關(克爾盒)代替齒輪轉動以改進菲佐的實驗,其精度比旋轉鏡法提高了兩個數量級。1952年,英國實驗物理學家K.D.費羅姆用微波干涉儀法測量光速得c=(299792.50±0.10)千米/秒。此值於1957年被推薦為國際推薦值使用,直至1973年。
1972年,美國的K.M.埃文森等人直接測量激光頻率ν和真空中的波長λ,按公式 (其中v為真空中電磁波的速度, 為真空磁導率, 為真空介電常數)算得c=(299792458±1.2)米/秒。1975年第15屆國際計量大會確認上述光速值作為國際推薦值使用。1983年17屆國際計量大會通過了米的新定義,在這定義中光速c=299792458米/秒為規定值,而長度單位米由這個規定值定義。既然真空中的光速已成為定義值,以後就不需對光速進行任何測量了。
1983年,光速取代了保存在巴黎國際計量局的由90%鉑和10%銥的合金製成的米原器被選作定義「米」的標准,並且約定光速嚴格等於299,792,458m/s,此數值與當時的米的定義和秒的定義一致。後來,隨著實驗精度的不斷提高,光速的數值有所改變,米被定義為 秒內真空中光通過的路程。
1849年,菲索用旋轉齒輪法求得 。他是第一位用實驗方法,測定地面光速的實驗者。實驗方法大致如下:光從半鍍銀面反射後,經高速旋轉的齒輪投向反射鏡,再沿原路返回。如果齒輪轉過一齒所需的時間,正好與光往返的時間相等,就可透過半鍍銀面觀測到光,從而根據齒輪的轉速計算出光速。
1862年,法國的傅科用旋轉鏡法測空氣中的光速,原理和斐索的旋轉齒輪法大同小異,他的結果是 。
第三位在地面上測到光速的是考爾紐。1874年他改進了菲索的旋轉齒輪法,得 。
阿爾伯特·邁克耳孫改進了傅科的旋轉鏡法,多次測量光速。1879年,得 c = (2.99910±0.00050) ×10^8m/s ;1882年得 。後來,他綜合旋轉鏡法和旋轉齒輪法的特點,發展了旋轉棱鏡法,1924~1927年間,得 。
邁克耳遜在推算真空中的光速時,應該用空氣的群速折射率,可是他用的卻是空氣的相速折射率。這一錯誤在1929年被經改正後,1926年的結果應為 。
後來,由於電子學的發展,用克爾盒、諧振腔、光電測距儀等方法,光速的測定,比直接用光學方法又提高了一個數量級。
60年代雷射器發明,運用穩頻雷射器,可以大大降低光速測量的不確定度。
1973年達0.004 ppm,終於在1983年第十七屆國際計量大會上作出決定,將真空中的光速定為精確值。
近代測量真空中光速實驗的簡表: 年代 主持人 方式 光速(km/s) 不確定度(km/s) 1907 Rosa、Dorsey Esu/emu* 299784 15 1928 Karolus 等 克爾盒 299786 15 1947 Essen 等 諧振腔 299792 4 1949 Aslakson 雷達 299792.4 2.4 1951 Bergstand 光電測距儀 299793.1 0.26 1954 Froome 微波干涉儀 299792.75 0.3 1964 Rank 等 帶光譜 299792.8 0.4 1972 Bay 等 穩頻氦氖雷射器 299792.462 0.018 1973 平差 299792.4580 0.0012 1974 Blaney 穩頻CO2雷射器 299792.4590 0.0006 1976 Woods 等 299792.4588 0.0002 1980 Baird 等 穩頻氦氖雷射器 299792.4581 0.0019 1983 國際協議 (規定) 299792.458 (精確值) (註:esu即electrostatic units的縮寫;emu為electromagnetic units的縮寫。)

B. 誰發現的光速

1849年斐索(A.H.Fizzeau)用旋轉齒輪法第一個用實驗方法測定了地面光速。光的傳播速度及其測量與物理學中許多基本問題有密切關系。光速C是一個基本物理常數。光速的測量是物理學中一個十分 重要的課題。回溯光速測量的歷史,首先想到的是近代物理的奠基者伽利略(G.Galileo),他第一個提出光速為有限的概念, 並試圖測量光速。早在1676年天文學家羅邁(O.Roemer)從木星衛星的觀測推算出光速的數值。1849年斐索(A.H.Fizzeau)用旋轉齒輪法第一個用實驗方法測定了地面光速。1862年傅科(J.L.Foucault)用旋轉鏡法測得空氣中的光速。

特別應該提到的是邁克爾遜(A.A.Michelson)對光速作了多次系統的測量,為深入了解光的本性和建立新的物理原理提供了寶貴的資料,是斐索測出光速。光在真空中的傳播速度是每秒299792458米。光源的移動速度可以改變光的傳播速度。觀測者和光源在同一位置,光在真空中的傳播速度是每秒299792458米。如果光源向正前方移動,光向正前方的傳播速度是光速,加上光源移動速度。如果光源向正後方移動,光向正前方的傳播速度是光速,減去光源的移動速度。如果光源高速遠離觀測者,觀測者到光源這段距離。光的傳播速度,是光速減去光源遠離觀測者的移動速度,光到達觀測者時,光的頻率會降低。如果光源高速移向觀測者,觀測者到光源的這段距離,光的傳播速度是光速加上光源靠近觀測者的移動速度,光到達觀測者時,光的頻率會增高。《在真空光離開光源的傳播速度是每秒299792458米。通常我們認為光在宇宙空間的傳播速度是恆定的。也是每秒299792458米。這是一個錯誤的認識。我們知道,在地球上不管任何時間、任何地點、任何方向發出一束光,我們會發現光速是一個恆定的數字,是每秒299792458米。也就是說光離開地球的傳播速度和地球的運動速度沒有關系,我們知道,地球在自轉,地球圍繞太陽轉,太陽圍繞銀河系轉,銀河系在每秒600公里的速度移動。如果多數速度組合在一起。

這個速度是驚人的,地球這么快的速度運行、為什麼不會影響光離開地球的傳播速度呢。原因只有一個,那就是地球的運動速度,不會改變光離開地球的傳播速度。也就是說光離開光源的傳播速度是每秒299792458米。光在宇宙空間內的傳播速度,是光離開光源的傳播速度,和光源移動速度的合成速度。高速遠離地球的光源,光來到地球需要更長的時間,也可以說高速移向地球的光源,光來到地球的時間會更快。這就是說光源的移動速度能改變光在宇宙空間內的傳播速度。

這我們可以用實驗證實.我們在直徑三米垂直於水平面的圓盤邊緣放一束和圓盤垂直強光束,讓光穿過和地面垂直的縫隙,照射到距離縫隙30公里的顯光板上,我們把轉盤旋轉一周,我們會看到有兩個光點在水平垂直線上,我們在把轉盤以每秒1000轉的速度旋轉,我們會發現,兩個光點各在顯光板上向轉盤轉動方向移動了接近一米的距離。這就是說光源的移動速度能改變、光的傳播方向,形成合成速度,也就是說移動的光源能改變、光在宇宙空間內的傳播速度和傳播方向》。

C. 光速qa是誰發明的

光速qa是被Best Riven NA 發明的。

D. 是誰最先測出光速的

光速的測量,首先在天文學上獲得成功,這是因為宇宙廣闊的空間提供了測量光速所需要的足夠大的距離.早在1676年丹麥天文學家羅默(1644—1710)首先測量了光速.由於任何周期性的變化過程都可當作時鍾,他成功地找到了離觀察者非常遙遠而相當准確的「時鍾」,羅默在觀察時所用的是木星每隔一定周期所出現的一次衛星蝕.他在觀察時注意到:連續兩次衛星蝕相隔的時間,當地球背離木星運動時,要比地球迎向木星運動時要長一些,他用光的傳播速度是有限的來解釋這個現象.光從木星發出(實際上是木星的衛星發出),當地球離開木星運動時,光必須追上地球,因而從地面上觀察木星的兩次衛星蝕相隔的時間,要比實際相隔的時間長一些;當地球迎向木星運動時,這個時間就短一些.因為衛星繞木星的周期不大(約為1.75天),所以上述時間差數,在最合適的時間(上圖中地球運行到軌道上的A和A』兩點時)不致超過15秒(地球的公轉軌道速度約為30千米/秒).因此,為了取得可靠的結果,當時的觀察曾在整年中連續地進行.羅默通過觀察從衛星蝕的時間變化和地球軌道直徑求出了光速.由於當時只知道地球軌道半徑的近似值,故求出的光速只有214300km/s.這個光速值盡管離光速的准確值相差甚遠,但它卻是測定光速歷史上的第一個記錄.後來人們用照相方法測量木星衛星蝕的時間,並在地球軌道半徑測量准確度提高後,用羅默法求得的光速為299840±60km/s

E. 是誰發現的光速

在光速的問題上物理學界曾經產生過爭執,開普勒和笛卡爾都認為光的傳播不需要時間,是內在瞬時進容行的。但伽利略認為光速雖然傳播得很快,但卻是可以測定的。1607年,伽利略進行了最早的測量光速的實驗。伽利略的方法是,讓兩個人分別站在相距一英里的兩座山上,每個人拿一個燈,第一個人先舉起燈,當第二個人看到第一個人的燈時立即舉起自己的燈,從第一個人舉起燈到他看到第二個人的燈的時間間隔就是光傳播兩英里的時間。但由於光速傳播的速度實在是太快了,這種方法根本行不通。但伽利略的實驗揭開了人類歷史上對光速進行研究的序幕。
1676年,丹麥天文學家羅麥第一次提出了有效的光速測量方法。他在觀測木星的衛星的隱食周期時發現:在一年的不同時期,它們的周期有所不同;在地球處於太陽和木星之間時的周期與太陽處於地球和木星之間時的周期相差十四五天。他認為這種現象是由於光具有速度造成的,而且他還推斷出光跨越地球軌道所需要的時間是22分鍾。1676年9月,羅麥預言預計11月9日上午5點25分45秒發生的木衛食將推遲10分鍾。巴黎天文台的科學家們懷著將信將疑的態度,觀測並最終證實了羅麥的預言。

F. 光速是怎樣被發現的

1光速的測量

真空中的光速是最古老的物理常量之一。伽利略曾經建議,使光行一段7.5千米的路程以測定其速度,但因所用的設備不完善而未成功。

1676年,丹麥天文學家羅邁第一次提出了有效的光速測量方法——利用木星衛星的成蝕。惠更斯根據羅邁提出的數據和地球的半徑,第一次計算出了光的傳播速度約為200000千米/秒;1728年,英國天文學家布拉德雷得出光速為310000千米/秒;1849年,法國人菲索測得光速是315000千米 /秒;1850年,法國物理學家傅科測出光速是298000千米/秒;1874年,考爾紐測得光速為299990千米/秒。接下來以光速測定為終身目標的是邁克耳孫。

邁克耳孫1873年畢業於美國海軍學院,並留校教物理和化學。大約在5年後,開始進行光速的測量工作,隨後游學歐洲,在德國和法國學習光學。回國後離開海軍成為凱斯學院物理學教授。邁克耳孫因為精密光學儀器和和藉助這些儀器進行的光譜學和度量學的研究工作作出的貢獻獲得1907年的諾貝爾物理學獎。

邁克耳孫自己設計了旋轉鏡和干涉儀,用以測定微小的長度、折射率和光波波長。1879年,他得到的光速為299910±5千米/秒;1882年,他得到的光速為299853±6千米/秒。這個結果被公認為國際標准,沿用了40年。邁克耳孫最後一次測量光速在加利福尼亞兩座相差35千米的山上進行的,光速測量精確度最後達到了299798±4千米/秒。他就在這次測量過程中中風,於1931年去世。

在激光得以廣泛應用以後,開始利用激光測量光速。其方法是測出激光的頻率和波長,應用c=λν計算出光速c,目前這種方法測出的光速是最精確的。根據 1975年第15屆國際計量大會決議,把真空中光速值定為c=299 792 458米/秒。在通常應用多取c=3×10^8米/秒。

2 威裡布里德.斯涅耳(Willebrord Snell Van Roijen 1591-1626),荷蘭萊頓人,數學家和物理學家,曾在萊頓大學擔任過數學教授。斯涅爾最早發現了光的折射定律,從而使幾何光學的精確計算成為了可能。

一、前人對光折射的研究

古希臘人最早對光現象進行數學處理,歐幾里德在他的《光學》里總結了到他那時為止已有的關於光現象的知識和猜測。那時的人們已經知道,在眼睛和被觀察物體之間行進的光線是直線;當光線從一個平面反射時,入射角和反射角相等。在這個時期,折射現象雖已為人所知,但還屬於經驗上的討論。

古希臘科學典籍中關於光折射的實驗記載寥寥無幾,最早的應該是公元二世紀托勒密(創建連接到科學人:托勒密,已發布)所做的光的折射實驗。他在一個圓盤上裝兩把能繞盤心旋轉的尺子,將圓盤的一半浸入水中。讓光線由空氣射入水中,就得到它在水中的折射光線,轉動兩把尺子,使它們分別與入射光線和折射光線重合。然後取出圓盤,按尺子的位置刻下入射角和折射角。他所測出的一系列數據是非常精確的。托勒密大致假定了光的入射角和折射角之間,有一直接的比例關系。托勒密依靠經驗發現了折射的規律,但卻沒有由此得出精確的折射定律。

1609年,伽利略製成瞭望遠鏡,並利用他進行了很多科學觀測。這些新的發現激勵開普勒光折射現象進行了深入的研究,並於1611年出版了《折射光學》一書。開普勒的研究表明,對於兩種給定的媒質,小於30度的入射角同相應的折射角成近似固定的比,對於玻璃或水晶,這個比約為3:2。他還表明,這個比對於大的入射角不成立。開普勒試圖通過實驗發現精確的折射定律,他的方法雖然是正確的,卻沒有得到其中有規律性的聯系。但是,開普勒的研究為後來斯涅耳得出折射定律起到了一定的啟示作用。

二、折射定律的得出

大約是在1621年,斯涅耳通過實驗確立了開普勒想發現而沒有能夠發現的折射定律。當時斯涅耳注意到了水中的物體看起來象漂浮的現象,並試圖揭開其中的奧秘。由此便引出了他對折射現象的研究。

在總結托勒密、開普勒等前人的研究成果後,斯涅耳做了進一步的實驗。在實驗中,斯涅耳應用開普勒的方法發現:從空氣到水裡並落在容器垂直面上的一條光線在水中所走的長度,同該光線如按未偏離其原始方向而本來會通過的路程成一定的比。他指出:折射光線位於入射光線和法線所決定的平面內,入射光線和折射光線分別位於法線兩側,入射角的正弦和折射角的正弦的比值對於一定的兩種媒質來說是一個常數。這個常數是第二種媒質對第一媒質的相對折射率,即:sin i1/sin i2 =n21 ,n21 = n2 / n1 。其中i1和i2分別為入射角和折射角;n21為折射光所在媒質對入射光所在媒質的相對折射率;n2和n1為兩種媒質的絕對折射率。斯涅耳的這一折射定律(也稱斯涅耳定律)是從實驗中得到的,未做任何的理論推導,雖然正確,但卻從未正式公布過。只是後來惠更斯和伊薩克.沃斯兩人在審查他遺留的手稿時,才看到這方面的記載。

首次把折射定律表述為今天的這種形式的是笛卡兒,他沒做任何的實驗,只是從一些假設出發,並從理論上推導出這個定律的。笛卡兒在他的《屈光學》(1637)一書中論述了這個問題。

折射定律是幾何學的最重要基本定律之一。斯涅耳的發現為幾何光學的發展奠定了理論基礎,把光學發展往大大的推進了一步。

三、斯涅耳的數學成就

斯涅耳在數學上也頗有成就。他善於實驗和測量。1617年,他運用三角方法,精確地測量了地球的大小,且測出了緯度一度為66.66英國法定里。他得出的這一數據比前人的數據精確的多,所以後來被引用在《函數尺和直角儀的說明》以及《地理學》等書中。

G. 光速是誰發現的 人和光的正確速度!

伽利略和羅麥
光速 = 299 792 458 m / s

H. 光速是誰發現的

伽利略和羅麥
光速 = 299 792 458 m / s

I. 超光速運動最早在什麼時候發現的

超光速運動首次發現抄於1970年代早期,一開始被視為不利於類星體具有宇宙論尺度距離說法的一項證據。雖然一些天文物理學家仍為這論點辯解,多數人相信這個大於光速的外顯速度是一種光學錯覺(opticalillusion),並不包含任何與狹義相對論相違背的物理學。

J. 中國的光速列車是今年剛發明的嗎

列車這玩意,用發明是不太合適的,製造還差不多。

而且光速只是個形容詞,實際上是用來形容速度很快,但跟光速比還差的老遠了。
而且應該還沒投入運營,只是生產出來的樣車,也就是實驗和研究用的。

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