当时他采用的方法是旋转镜法,大致原理如上图所示:A为一面镀膜的半透光的镜子,光源S发出的光经A的反射,进入齿轮N的轮齿之间 。由于条件十分苛刻,因此只有反射镜旋转的速度为非常精确的某些特定值的时候,才能在观察镜中看到光斑 。加之时间已经被精确定义(铯133原子基态的两个超精细能阶之间跃迁时所辐射的电磁波的周期的9,192,631,770倍的时间),光速的值也就这样被“确定”了下来:299792458米/秒,一丝一毫也不差 。
光年是怎么算出来的?
谢谢邀请,非常荣幸回答这个问题,以下来解释 。一、光年是距离一提到光年,看到有“年”字直觉好像是时间单位 。但实际上是天文学上的一种距离单位,符号l.y. 。光在真空中1年内走过的路程为1光年,约等于94607亿公里 。与“光速”有关联 。光年一般是用来量度很大的距离,如太阳跟另一恒星的距离 。光年不是时间单位 。
在天文学,秒差距是另一个常用的距离单位,1秒差距=3.26光年 。在一儒略年(符号:a,是天文学中测量时间的测量单位,定义的数值为365.25天) 。每天为国际单位的86400秒,总数为31,557,600秒 。这个数值是西方社会早期使用儒略历中年的平均长度,并且是这个单位的名称 。然而,因为儒略年只是测量时间的单位,并没有针对特定的日期,因此儒略年与儒略历或任何其他的历都没有关联,也与许多其他型式年的定义没有关联 。
在自由空间以及距离任何引力场或磁场无限远的地方,一个光子所行走的距离 。因为真空中的光速是每秒299,792,458米(准确值),所以一光年等于9460730472580800米(准确值) 。三、光年的设立宇宙中天体间的距离很远很远,如果采用我们日常使用的米、千米(公里)作计量单位,那计量天体距离的数字动辄十几位、几十位,很不方便 。
光的速度是如何计算出来的?
最早的较高准确度的光速测量来自1851年,法国科学家傅科 。当时他采用的方法是旋转镜法,大致原理如上图所示:A为一面镀膜的半透光的镜子,光源S发出的光经A的反射,进入齿轮N的轮齿之间 。齿轮旋转,于是就会时不时遮挡光束 。通过齿轮N后,光束经平面镜M的反射,再次回到齿轮 。如果这时齿轮恰好又在一个间隙,则光束可以齿轮,进而在半透镜A之后的观测者就可以观测到光 。
齿轮的齿数已知,转速已知,则两个齿通过的时间差就已知,进而可以算出光从第一次通过齿轮,到反射后回到齿轮,所用的时间 。齿轮到平面镜M的距离可以简单测量出来,有时间有距离,也就有了速度 。当时傅科得到的光速是298*10^8米/秒,已经是很不错的准确度了 。在1924年,美国科学家迈克尔逊对这一实验装置进行了改进,用旋转的八面镜代替了齿轮,大大提高了实验精度 。
原理如上图所示:有八个面的反射镜A不断旋转,只有当1面正对左上45度角方向的时候才能将光送入光路系统B;光经过B的一系列反射后,摄像镜面3的位置,而此时只有镜面3正对左下45度角方向的时候,光可以被观测镜看到 。由于条件十分苛刻,因此只有反射镜旋转的速度为非常精确的某些特定值的时候,才能在观察镜中看到光斑 。
再由旋转速度和光路长度,即可简单计算出光速 。当时的实验得到了299796±4 千米/秒的结果,已经非常准确了 。再之后,在1983年10月的第十七届国际计量大会上,米被重新定义为:“光在真空中1/299792458秒的时间间隔内所经路程的长度” 。加之时间已经被精确定义(铯133原子基态的两个超精细能阶之间跃迁时所辐射的电磁波的周期的9,192,631,770倍 的时间),光速的值也就这样被“确定”了下来:299792458米/秒,一丝一毫也不差 。
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