光速怎么算出来的

Q1：光速是怎么算出来的?一光年等于多少?

光速就是光在真空中的传播速度``就是3乘10的8次方米每秒```
一光年是距离``就是光直线运动一年时间所路过的距离``

Q2：光速是怎么算出来的？

关于光速； 真空中的光速是最古老的物理常量之一。伽利略曾经建议，使光行一段7.5千米的路程以测定其速度，但因所用的设备不完善而未成功。
1676年，丹麦天文学家罗迈第一次提出了有效的光速测量方法——利用木星卫星的成蚀。惠更斯根据罗迈提出的数据和地球的半径，第一次计算出了光的传播速度约为200000千米/秒；1728年，英国天文学家布拉德雷得出光速为310000千米/秒；1849年，法国人菲索测得光速是315000千米/秒；1850年，法国物理学家傅科测出光速是298000千米/秒；1874年，考尔纽测得光速为299990千米/秒。接下来以光速测定为终身目标的是迈克耳孙
迈克耳孙1873年毕业于美国海军学院，并留校教物理和化学。大约在5年后，开始进行光速的测量工作，随后游学欧洲，在德国和法国学习光学。回国后离开海军成为凯斯学院物理学教授。迈克耳孙因为精密光学仪器和和借助这些仪器进行的光谱学和度量学的研究工作作出的贡献获得1907年的诺贝尔物理学奖。
迈克耳孙自己设计了旋转镜和干涉仪，用以测定微小的长度、折射率和光波波长。1879年，他得到的光速为299910±5千米/秒；1882年，他得到的光速为299853±6千米/秒。这个结果被公认为国际标准，沿用了40年。迈克耳孙最后一次测量光速在加利福尼亚两座相差35千米的山上进行的，光速测量精确度最后达到了299798±4千米/秒。他就在这次测量过程中中风，于1931年去世。
在激光得以广泛应用以后，开始利用激光测量光速。其方法是测出激光的频率和波长，应用c=λν计算出光速c，目前这种方法测出的光速是最精确的。根据1975年第15届国际计量大会决议，把真空中光速值定为c＝299 792 458米／秒。在通常应用多取c=3×10^8米／秒.
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Q3：光速可以算出来吗？

尽管有直接计算光速的公式，但它也是依赖于其他单位的定义，光速是无法直接通过公式计算出来的。不然的话，以前的物理学家也不用费尽心思去测量光速了。而现在的光速大小是定义出来的。

Q4：光速是怎么测量出来的？

只要知道物体行进的距离和时间，就可以计算出平均速度，光速测量也是一样，我们知道光通过的距离，以及中间经过的时间，就能计算出光速。

在伽利略时代，他就提出了通过测量光通过距离和时间来测量光速的原理，他采用的测量距离只有几千米，但是光速太快了，30万公里每秒的速度，在当时的科技和实验条件是完全无法实现测量。

在17世纪，天文学家罗迈通过对木星卫星一号运行规律的长期观察，发现光速是以有限速度传播的，可以进行测量的，初略计算得出了二十多万公里每秒的光速值，虽然有些粗糙，但是这已经是当时的奇迹了。

随着经典物理学的发展，很多科学家对光速进行了测量，其中美国的物理学家迈克尔逊长期进行了在地球上的光速测量，他的技术路线是在两座山峰之间，借助可以转动的平面镜，来测量光往返一次的精确时间，最终在加州两座山峰上成功测得了及其接近现代光速的数值。对于我们大部分的计算来讲，30万公里每秒这个数值就已经足够精确了。

现代随着各种光电仪器的发展，测量光速可以进行的非常精确，例如，美国宇航员就在月球上安装了平面镜，如果向月球发射激光，经由该平面镜返回，就可以精确计算光速和地球-月亮之间的距离。在电视《生活大爆炸》炸里，有一集就有类似的情节，Leonard这些科学宅男们就搞了一台大功率激光器，用来测量月球的距离。

Q5：光速那么快，是怎么测量出来的？

大家都知道：光的传播速度非常快，一秒钟就能走30万公里，可以绕地球七圈半。这么快的速度，人类是如何测量的呢？

在古希腊时代，对于光速到底是什么，人们并不是很清楚，因此一些科学家——比如亚里士多德等人，就认为光速是无限大的。甚至有人认为：光是从眼睛中发射出来的，我们一睁眼睛就能看到遥远的星星，所以光速一定是无限大的。

伽利略

文艺复兴之后，近代科学的先驱伽利略在1638年做了第一个测量光速的实验。

伽利略和他的助手站在两个相隔较远的山头上，每个人手里有一盏灯。伽利略首先遮住灯，当助手看到伽利略遮住灯之后立刻遮住自己的灯。伽利略测量从遮住灯到看到助手遮住灯相差的时间，这段时间内光刚好在两人之间传播了一个来回，这样就可以测出光速了。

显然，因为光速如此之快，以至于这个实验根本不可能测量出光速，因为如果不计两人的反应时间和遮住灯的时间，光传播这段距离的时间只需要几微秒，在当时的设备条件下根本测不出来。伽利略也承认，通过这个实验他没有测出光速，也没有判断出光速是有限的还是无限的结论。不过，伽利略说：“即便光速是有限的，也一定快到不可思议。”

罗默

真正意义上的光速测量是从丹麦天文学家奥勒·罗默开始的。

1610年，伽利略利用自己改进的望远镜发现了木星的四颗卫星，其中木卫一最靠近木星，每42.5小时旋转一圈。而且，木卫一的轨道平面非常接近木星绕太阳公转的轨道，所以，有时候木卫一会转到木星背面，太阳的光无法照射到木卫一，地球上的人就看不到这颗卫星了，称为木卫一蚀。

我们来看一个示意图，地球在绕着太阳A在圆轨道FGLK上逆时针运动，木卫一绕着木星B也在逆时针运动。在木星背后CD之间是木星的阴影区，如果木卫一进入这部分阴影，太阳光照射不到木卫一，人们就无法看到它的。也就是说，当木卫一到达C点时就会消失，称为“消踪”，如果木卫一从阴影出来，就能够被人观察到，也就是木卫一到达D点时就会出现，称为“现踪”。罗默就是利用这个现象测量光速的。

首先，我们研究地球靠近木星的时候发生的消踪和现踪现象。

当木卫一到达C点时进入阴影，这个现象的光需要传播一段距离才能到达地球。假设光从C传播到地球时地球位于F点，那么人们观察到消踪现象就比木卫一进入阴影时间晚了一些，这段时间等于CF长度与光速之比。

当木卫一到达D点时走出阴影，重新反射太阳光。这个现象也需要一段时间才能到达地球。由于地球在运动，当这束光到达地球时假设地球位于G点，那么，人们观察到现踪现象也比木卫一走出阴影时间晚了一些，这段时间等于DG长度与光速之比。

但是，由于CF比DG长，所以消踪时间延迟比现踪时间延迟多，即晚发现消踪，早发现现踪。消踪与现踪的时间间隔比木卫一在阴影中的时间要短。我们可以用一个线段图表示这个关系。

同样，我们可以讨论地球远离木星时的消踪和现踪现象。

如果地球到达L发现木星消踪，到达K发现木星现踪，由于地球在远离木星，所以LC的长度小于KG的长度，早发现消踪，晚发现现踪，人们观察到消踪和现踪的时间间隔就会比木卫一实际在木星阴影中的时间长。

1671年到1673年，罗默多次进行了观测，并且得出在地球远离木星时消踪现踪时间差比靠近时长了7分钟，并得出了光的速度在十的八次方米每秒的量级。

牛顿和惠更斯这两位科学巨匠虽然在光到底是粒子还是波的问题上争执不休，但是在光速测量上都支持了罗默的方法。牛顿还测量了光从太阳发射到地球需要八分钟的时间，也就是说：我们看到的太阳是八分钟以前的太阳。太阳如果某个时刻熄灭了，我们也只能在八分钟之后才知道。

迈克耳孙

200年之后，第一个把光速测量精度大幅提高的人是美国物理学家迈克耳孙。

在1877到1879年，迈克耳孙改进了傅科发明的旋转镜，示意图如下：

迈克耳孙在相隔较远的两处分别放置八面镜M1和反射装置M2M3，让一束光从八面镜中的某个面反射，经过反射后通过M2和M3反射回八面镜，并从另一个面反射后进入观察目镜。只有在如图所示的位置时，观察目镜处才会有光。如果八面镜转动一点，经过界面1反射的光就无法照射到M2，观察目镜上就看不到光了。

如果让八面镜旋转起来，并且角速度逐渐增大，会发现在某个时刻又可以从观察目镜中看到光了。这是因为当某时刻界面1刚好倾斜45度角时，光线经过界面1反射到达M2，再返回八面镜时，八面镜刚好转动一格（八分之一周期），于是界面2刚好跑到图中3的位置，将光线反射进入观察目镜。由于视觉暂留现象，观察目镜中一直可以看到光。

假设左右两套装置相距为L，当八面镜转动周期为T时可以从观察镜中看到光，由于L远远大于其它部分的长度，所以光从界面1反射到左侧，再回到右侧八面镜走过的距离为S=2L

根据刚才的分析，光来回运动一次，八面镜刚好走过1格，时间

t=T/8

因此光的速度为

v=S/t=(2L)/(T/8)=16L/T

根据这个原理，迈克耳孙得到了光的速度为299853±60 km/s，与我们今天测量的更加精确的值非常接近。

现在，人们使用更加精确的方法得到光在真空中的速度为299792458m/s，并且利用光速来定义“米”的概念。1米就等于光在真空中传播299792458分之一秒内传播的距离。

如果距离非常大，人们就使用光年的概念：1光年等于光在一年中走过的距离，大约十的十六次方米。我们能看到几百万光年之外的恒星，那是因为那些恒星早在几百万年前就开始发光了，直到今天它们发的光才到达地球。换句话说，我们看到的是它们几百万年前的样子，今天它还存在不存在，还是个未知数呢！

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