A c fénysebességet vákuumban nem mérik. Ennek pontos rögzített értéke van standard egységekben. Az 1983. évi nemzetközi megállapodás értelmében a métert úgy határozzák meg, hogy az út mennyi utat hajt végre fény útján, vákuumban, 1/299792458 másodperc alatt. A fénysebesség pontosan 299 792 458 m / s. Egy hüvelyk 2,54 centiméter. Ezért a nem metrikus egységekben a fénysebességnek is pontos értéke van. Az ilyen meghatározásnak csak azért van értelme, mert a fénysebesség vákuumban állandó, és ezt a tényt kísérletileg meg kell erősíteni (lásd: A fénysebesség állandó?). Kísérletileg meg kell határozni a fény sebességét olyan közegekben is, mint a víz és a levegő.
A tizenhetedik századig azt hitték, hogy a fény azonnal elterjed. Ezt a holdfogyatkozás megfigyelései is megerősítették. A véges fénysebességnél késleltetést kell biztosítani a Föld Holdhoz viszonyított helyzete és a Föld árnyékának a Hold felületén elhelyezkedése között, de ilyen késleltetést nem találtak. Most tudjuk, hogy a fénysebesség túl gyors ahhoz, hogy észrevegye a késleltetést. Galileo megkérdőjelezte a fénysebesség végtelenségét. Javasolta egy módszerét annak mérésére, ha egy lámpát több mérföldre bezár és bezár. Nem ismert, hogy kipróbált-e egy ilyen kísérletet, de a nagyon nagy fénysebesség miatt a mérés nem sikerült.
Az első sikeres c mérést Olaf Roemer készítette 1676-ban. Észrevette, hogy a Jupiter műholdainak fogyatkozásai közötti idő rövidebb, amikor a Földtől a Jupiterhez való távolság csökken, és hosszabb, amikor ez a távolság növekszik. Rájött, hogy ennek oka a Jupiterről a Földre való utazáshoz szükséges idő változása, ahogy a köztük lévő távolság megváltozik. Számította ki, hogy a fény sebessége 214 000 km / s. A pontatlanság annak a ténynek tudható be, hogy a bolygók közötti távolságot akkor még nem határozták meg pontosan.
James Bradley 1728-ban becsülte meg a fénysebesség nagyságát a csillagok aberrációjának megfigyelésével (egy csillag látszólagos helyzetének változása, amelyet a Föld a Nap körüli mozgása okozott). Megfigyelt egy csillagot a Draco csillagképben, és megállapította, hogy látszólagos helyzete egész évben megváltozik. Ez a hatás minden csillagra érvényes, ellentétben a párhuzamossággal, amely jobban észrevehető a közeli csillagoknál. Az eltérés hasonló a mozgásnak az esőcseppek előfordulási szögére gyakorolt hatására. Ha állsz, és nincs szél, akkor a csepp függőlegesen esik a fejére. Ha futsz, kiderül, hogy az eső szögben eléri az arcát. Bradley megmérte ezt a szöget a csillagfényhez. Ismerve a Földnek a Nap körüli mozgásának sebességét, megállapította, hogy a fény sebessége 301 000 km / s.
Az első c mérést a földön Armand Fizeau 1849-ben végezte. A fényvisszaverődést egy tükörről, 8 km-re található. Fénysugár halad át a gyorsan forgó kerék fogai közötti résen. A forgási sebességet addig növeltük, amíg a visszavert fény nem vált láthatóvá a következő résen. A c kiszámított értéke 315 000 km / s volt. Egy évvel később, Leon Foucault továbbfejlesztette ezt a módszert egy forgó tükör segítségével, és sokkal pontosabb értéket (298 000 km / s) ért el. A továbbfejlesztett módszer elég pontos volt annak meghatározásához, hogy a víz fénysebessége lassabb, mint a levegőben.
Miután Maxwell közzétette az elektromágnesesség elméletét, lehetővé vált a fénysebesség közvetett meghatározása a mágneses és az elektromos permeabilitás értékei alapján. Weber és Kohlrausch tették ezt először 1857-ben. 1907-ben Rose és Dorsey 299 788 km / s sebességgel jártak ugyanolyan módon. Abban az időben ez volt a legpontosabb érték.
Ezt követően további intézkedéseket hajtottak végre a pontosság javítása érdekében. Például a levegő fénytörési mutatóját vették figyelembe. 1958-ban a Froome 299792,5 km / s értéket kapott mikrohullámú interferométer és Kerr elektro-optikai redőny segítségével. 1970 után még pontosabb mérések váltak lehetővé egy nagyon stabil lézer és egy precíziós céziumóra használatával. Addig a standard mérő pontossága magasabb volt, mint a fénysebesség mérésének pontossága. És most a fénysebesség ismertté vált plusz-mínusz 1 m / s pontossággal. Jelenleg gyakoribb a fénysebesség használata a mérő meghatározásához. Az 1 méteres távolságot jelenleg atomórával és lézerrel határozzák meg.
A táblázat bemutatja a fénysebesség mérésének fő lépéseit (Froome és Essen):
Promóciós videó:
| dátum | Szerzői | Módszer | km / s | Hiba |
|---|---|---|---|---|
| 1676 | Olaus Roemer | A Jupiter holdjai | 214000 | |
| 1726 | James Bradley | A csillagok eltérése | 301000 | |
| 1849 | Armand fizeau | Felszerelés | 315.000 | |
| 1862 | Leon foucault | Forgó tükör | 298000 | ± 500 |
| 1879 | Albert michelson | Forgó tükör | 299910 | ± 50 |
| 1907 | Rosa, Dorsay | EM-állandók | 299 788 | ± 30 |
| 1926 | Albert michelson | Forgó tükör | 299 796 | ± 4 |
| 1947 | Essen, Gorden-Smith | Rezonáló rezonátor | 299 792 | ± 3 |
| 1958 | KDFroome | Rádióinterferométer | 299 792,5 | ± 0,1 |
| 1973 | Evanson és munkatársai | Lézer interferométer | 299 792,4574 | ± 0,001 |
| 1983 | CGPM | Elfogadott érték | 299 792,458 | 0 |