點解可以知道光速

光速的測量簡史 真空中的光速, 這是最古老的物理常數之一。早在 1676 年，羅邁從木星衛星的觀測, 得出光速為有限值的結論。觀測證實了他的預言, 據此, 惠更斯推算出光速約為 2×108 m/s。
1728 年, 布拉德雷根據恆星光行差求得 c = 3.1×108 m/s。
1849 年, 斐索用旋轉齒輪法求得 c = 3.153×108 m/s。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, 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 c = 2.98 × 108 m/s。
第三位在地面上測到光速的是考爾紐 (M.A.Cornu)。1874 年他改進了斐索的旋轉齒輪法, 得 c = 2.9999 × 108 m/s。
邁克耳遜改進了傅科的旋轉鏡法, 多次測量光速。1879 年, 得 c = (2.99910±0.00050) ×108 m/s；1882 年得 c = (2.99853±0.00060) × 108 m/s。
後來, 他綜合旋轉鏡法和旋轉齒輪法的特點, 發展了旋轉稜鏡法, 1924～1927 年間, 得c = (2.99796±0.00004) × 108 m/s。
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 年被伯奇發覺, 經改正後, 1926 年的結果應為 c = (2.99798±0.00004) × 108 m/s = 2997984±4 km/s。
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) esu 即 electrostatic units 的縮寫; emu 即electromagnetic units