Скоростта на светлината c във вакуум не се измерва. Той има точно фиксирана стойност в стандартните единици. Според международното споразумение от 1983 г. метърът се определя като дължината на пътя, изминат от светлина във вакуум за време 1/299792458 секунди. Скоростта на светлината е точно 299,792,458 м / с. Един инч се определя като 2,54 сантиметра. Следователно в неметричните единици скоростта на светлината също има точна стойност. Подобно определение има смисъл само защото скоростта на светлината във вакуум е постоянна и този факт трябва да бъде потвърден експериментално (виж постоянна ли е скоростта на светлината?). Необходимо е също експериментално да се определи скоростта на светлината в среди като вода и въздух.
До седемнадесети век се смяташе, че светлината се разпространява мигновено. Това беше потвърдено от наблюдения на лунното затъмнение. При ограничена скорост на светлината трябва да има забавяне между положението на Земята спрямо Луната и положението на земната сянка върху повърхността на Луната, но такова забавяне не е открито. Вече знаем, че скоростта на светлината е твърде бърза, за да забележим забавяне. Галилей се съмняваше в безкрайността на скоростта на светлината. Той предложи начин за измерването му чрез затваряне и отваряне на фенер на няколко километра. Не е известно дали той е опитал подобен експеримент, но поради много високата скорост на светлината измерването не би могло да бъде успешно.
Първото успешно измерване на c е направено от Олаф Ромер през 1676г. Той забеляза, че времето между затъмненията на спътниците на Юпитер е по-кратко, когато разстоянието от Земята до Юпитер намалява, и по-дълго, когато това разстояние се увеличава. Той разбра, че това се дължи на промяна във времето, необходимо за преминаване на светлина от Юпитер до Земята, тъй като разстоянието между тях се променя. Той изчисли, че скоростта на светлината е 214 000 км / с. Неточността се дължи на факта, че разстоянията между планетите по това време все още не са били добре дефинирани.
През 1728 г. Джеймс Брадли преценява величината на скоростта на светлината, като наблюдава аберацията на звездите (промяна във видимото положение на звезда, причинено от движението на Земята около Слънцето). Той наблюдава една от звездите в съзвездието Драко и установява, че привидното му положение се променя през цялата година. Този ефект действа за всички звезди, за разлика от паралакса, който е по-забележим за близките звезди. Аберацията е подобна на ефекта на движението върху ъгъла на падане на дъждовните капки. Ако стоите и няма вятър, тогава капки падат вертикално върху главата ви. Ако тичате, се оказва, че дъждът идва под ъгъл и удря лицето ви. Брадли измери този ъгъл за звездна светлина. Познавайки скоростта на движението на Земята около Слънцето, той определи, че скоростта на светлината е 301 000 км / сек.
Първото измерване на c на Земята е направено от Арман Физео през 1849г. Той използва отражението на светлината от огледало на 8 км. Лъч светлина премина през пролука между зъбите на бързо въртящо се колело. Скоростта на въртене се увеличава, докато отразеният лъч не стане видим в следващата междина. Изчислената стойност на c се оказа 315 000 км / с. Година по-късно Леон Фуко подобри този метод, използвайки въртящо се огледало и получи много по-точна стойност от 298 000 км / сек. Подобреният метод беше достатъчно точен, за да определи, че скоростта на светлината във вода е по-бавна, отколкото във въздуха.
След като Максуел публикува теорията си за електромагнетизма, стана възможно да се определи скоростта на светлината косвено от стойностите на магнитната и електрическата проницаемост. Вебер и Колрауш са първите, които правят това през 1857г. През 1907 г. Роуз и Дорси постигат 299 788 км / сек по същия начин. По онова време това беше най-точната стойност.
Впоследствие бяха приложени допълнителни мерки за подобряване на точността. Например, беше отчетен индексът на пречупване на светлината във въздуха. През 1958 г. Froome получава стойност 299792,5 km / s, използвайки микровълнов интерферометър и електрооптичен затвор Kerr. След 1970 г. станаха възможни още по-прецизни измервания с използването на високо стабилен лазер и прецизен часовник с цезий. Дотогава точността на стандартния метър беше по-висока от точността на измерване на скоростта на светлината. И сега скоростта на светлината стана известна с точност плюс или минус 1 м / сек. Вече е по-практично да използвате скоростта на светлината при определяне на измервателния уред. Стандартът за разстояние от 1 метър сега се определя с помощта на атомен часовник и лазер.
Таблицата показва основните етапи на измерване на скоростта на светлината (Froome и Essen):
Промоционално видео:
| дата | Автори | метод | км / с | грешка |
|---|---|---|---|---|
| 1676 | Олаус Ромер | Луни на Юпитер | 214000 | |
| 1726 | Джеймс Брадли | Аберация на звездите | 301000 | |
| 1849 | Armand fizeau | зъбно колело | 315000 | |
| 1862 | Леон фуко | Въртящо се огледало | 298000 | ± 500 |
| 1879 | Албер Михелсън | Въртящо се огледало | 299910 | ± 50 |
| 1907 | Роза, Дорсей | EM константи | 299 788 | ± 30 |
| 1926 | Албер Михелсън | Въртящо се огледало | 299 796 | ± 4 |
| 1947 | Есен, Гордън-Смит | Резонансен резонатор | 299 792 | ± 3 |
| 1958 | KDFroome | Радио интерферометър | 299 792.5 | ± 0,1 |
| 1973 | Evanson et al | Лазерен интерферометър | 299 792.4574 | ± 0,001 |
| 1983 | CGPM | Приета стойност | 299 792.458 | 0 |
