第一節 伽利略為何失敗(2 / 2)

在這段時間裏通過17266米路程,顯然,斐索的方法既簡單又巧妙,這種方法被稱為遮光法。

在斐索的啟示下,後來,許多物理學家繼續改進測定光速的實驗方法,使測定光速的精度不斷提高。例如,1862年,法國科學家傅科發明的轉鏡法,采取一麵高速旋轉的反射鏡,代替斐索的齒輪,用以遮斷光束,測得的光速值為2.98×108米/秒。

特別應當介紹的是,美國實驗物理學家邁克耳遜進行的一係列光速測定實驗。他不斷改進方法,提高測量精度,曆時50餘年。他的整個實驗裝置分別安裝在兩座大山頂上,這兩座大山之間的距離已由美國海岸大地測量局測定。在威爾遜山頂上裝有:強光源、電動旋轉八麵鏡、望遠鏡、直徑60厘米的大凹麵鏡。在相距35.4公裏遠處的聖安東尼山頂上裝有一塊平麵鏡。在實驗過程中,從強光源發出的光,照射到八麵鏡的鏡麵1上,此時八麵鏡是靜止的,光被反射而達到凹麵鏡,又被凹麵鏡反射而達到聖安東尼山頂上的平麵鏡,再被反射回凹麵鏡,最後被反射回到八麵鏡的另一鏡麵3上。調節望遠鏡,恰好能接收到從八麵鏡的鏡麵3反射來的光束,從望遠鏡中觀察到反射來的光束,則實驗裝置就調整好了。這時,讓電機驅動八麵鏡旋轉起來,原來從望遠鏡裏看見的光束立即消失了。這是因為,強光源發出的光經鏡麵、凹麵鏡、平麵鏡反射回到八麵鏡時,八麵鏡的鏡麵3已經轉過去一個角度,原來能夠經過鏡麵3反射而進入望遠鏡筒的光束,失去了“良機”,現在已不再能夠準確地射入鏡筒裏。繼續加快電機轉速,當八麵鏡旋轉到某一轉速時,從鏡麵反射出去的光束,又經過如上所述的一係列鏡麵的反射,回到八麵鏡上來的時候,八麵鏡恰好已轉過去,此時鏡麵2轉到了原來靜止時鏡麵3所處的位置上,這樣,回來的光束經鏡麵2反射,又能夠準確地進入到望遠鏡筒裏來了,於是,觀察者又能夠從望遠鏡裏看見光源的光了。從電機的轉速可知八麵鏡轉過所經曆的時間,而兩座大山的山頭之間距離是已知的,邁克耳遜根據這段時間和兩山距離就算出了光在空氣中的速度。

邁克耳遜這種光速測定方法,實際上是對斐索實驗裝置的改進,把齒輪法和轉鏡法結合起來,用一個旋轉的正八麵鋼質棱鏡代替了齒隙的作用。

從伽利略到邁克耳遜,科學家們在光速測定方麵孜孜不卷地工作,使光速的測定數值精度不斷提高。但是,由於條件所限,結果還不理想。

現代科學技術的發展,為精確測定光速提供了有效的方法。我們知道,光的波長就是光波在一個振動周期內傳播的距離,而光波的頻率則為1秒鍾內有多少周期振動的次數,因此,1秒鍾裏光波傳播的距離光速激光的波長和頻率是十分穩定的,科學家們精確地測定出穩頻的氦一氖激光器的激光的波長和頻率,而由兩者相乘得出了光速的準確數值,其精度比以往的方法提高了幾百倍。

現在,真空中光速的較精確的測定值通常,光在真空中的傳播速度取為每秒30萬公裏。光在空氣中的傳播速度略小,因為差得很少,一般也就取為每秒30萬公裏。光在其它媒質裏的傳播速度都比在真空中的傳播速度小。光在真空中的傳播速度,是一個極重要的物理常數,它涉及到很多方麵,不少理論和計算公式都要用到這個值,因此,科學家們還在不斷地完善測定手段,光速測定的結果也將越來越精確。

上一頁 書頁/目錄 下一章