10.光的速度
10.光的速度
“光的传播是不需要时间的。”当你听了这句话之后，一定会觉得不可思议，可是，天文学家开普勒，数学家、哲学家笛卡儿等一些大科学家都这样认为。为什么会产生这种错误的结论呢？主要是光速太快了。
后来，伽利略认为，光的传播仍然需要时间。他提出了一个测量方法：两个人分别提一盏闪光灯站在相距甚远的两个山头上，甲先举灯闪光，并从闪光时开始计时。当乙看到甲灯闪光时马上举灯闪光，在甲看到乙灯闪光时，结束计时。这样就知道了光往返两个山头所用的时间，用这个时间去除两山头距离的2倍，就可算出光的速度了。
光的传播速度实在是太快了，光往返于两个山头的时间太短，比人看到对方灯亮后再举起自己的灯并让它闪光的时间还要短，所以伽利略用“举灯法”测量光速是不行的。
要想测出光传播的时间，必须让光通过很长很长的距离才行，既然在地球上的距离仍嫌太短，就要利用天上的星星，利用天体发生的现象去测量光速。伽利略也曾经这样设想过，丹麦天文学家罗默第一个测出了光速的数值，尽管误差很大，却是人类第一次测光速的尝试。
法国物理学家菲佐说：“我要在地面上精确地测量光速。”后来他设计出巧妙的方法，成为在地面条件下测量光速的第一个人。
关键在于如何测量极短极短的时间。他在一个山顶安放了光源和一个高速旋转的齿轮。在5英里（合8.633千米）以外的另一个山头安放了一面镜子。让光源发出的光通过齿孔（假定是a和b两齿的齿孔）射出去，射到镜子上再原路反射回来。当齿轮不动时，返回的光仍能通过齿孔；当齿轮转动时，就会被挡住，使观察者看不到反射光。如果齿轮转速加快，达到一定转速，会在光线返回齿轮时，b齿恰好转到原来发光时a齿的位置，反射光线正好又遇到齿孔；通过齿孔，又使观察者看到光。
菲佐在实验中所用的齿轮有720个齿，当转速达到每秒钟12.6转时，反射光线恰好回到齿孔。他根据这几个数据，就算出了光的速度为313300千米／秒。这个测量数据在当时已是相当精确的了。
现在的公认值，光在真空中的速度是：
c=299792.458±0.01千米\/秒
菲佐在实验中就已知齿轮转速是12.6转\/秒，可知齿轮每转一周所用的时间为1\/12.6秒，每转过一个齿所用的时间为1\/12.6×720×2秒。这里应该注意到，这个齿轮的每一个齿只占周长的1\/2×720，而不是1\/720，一个齿和一个齿孔加在一起才占周长的1\/720。光的总路程是：2×8.633千米。那么，光速：
c=t=（2×8.633）×（12.6×720×2）千米／秒。
【拓展知识】
光的直线传播规律——光在同种均匀介质中是沿直线传播的。同种、均匀两个条件必须同时满足。光在同种不均匀介质中传播也会发生弯曲、海市蜃楼、天体位置的视差等，都是由于大气层不均匀使光折射造成的现象。
【拓展知识】
光的传播速度很快，光在1秒钟内传播的距离相当于绕地球7圈半。