光跑的这么快，它的速度是如何测量的？

齿轮法测光速

这个方法的关键在于齿轮的转速，齿轮从很低的转速开始逐渐提速，在转速提升到某一关键速度的时候，齿轮转过两个齿的角度时，光线刚好从远处的镜子里折回。这样根据两齿之间的角度以及齿轮的转速，镜子的距离就可以计算出光速的大小。假设齿轮的转速刚好是，齿轮一共有N个齿，远处的镜子距离观察者L。那么光速。

1849年阿曼德·斐索用这种装置测出的光速是3.15*10^8m/s，误差为5%，但是随后，法国科学家莱昂·傅科（就是用傅科摆演示地球自转的那个科学家），提高了这个装置的精确度，用旋转镜面代替了旋转的之轮，测出了2.98*10^8m/s的光速值，误差缩小到了0.5%。 旋转齿轮法和旋转镜面法对于光速的准确测量产生了很深远的影响，这种方法简单易行，结果很有说服力。直到1926年，这种方法都一直被当做测量光速的首选，精度一直提高到了0.001%左右。

齿轮测速法较为精确并且可信地测出了光速的值。之后不久（1861-1862年）就出现了伟大的麦克斯韦（1831-1879，苏格兰物理学家），给出了麦克斯韦方程组，完美的描述了电磁波的运动，他从方程组中得出电磁波的速度约为

非常接近当时光速的值，于是他大胆的猜测光就是一种特殊频率的电磁波。后来的实验确实证明了他的猜测。

史上最伟大的物理学家之一—詹姆斯·克拉克·麦克斯韦

当知道光是电磁波之后，我们就可以从另外一种方式得到准确的光速，那就是通过测量（真空磁导率）和（真空介电常数）来计算光速，也就是上面提到的

在1907年，美国科学家爱德华（Edward Bennett Rosa）和多尔西（N.E。 Dorsey）通过这种方法给出了当时最精确的光速值2.99788*10^8m/s，误差仅仅为0.003%。。

20世纪50年代以后，随着电子工业技术的发展， 各种测量光速的新技术相继出现，例如谐振腔法（1950年），无线电干涉法（1958年），激光干涉法（1972年）等。下面我们一一介绍。

谐振腔法主要依据的物理原理就是光也是电磁波，因为任意波长的电磁波具有相同的速度，而电磁波的速度和它的波长和频率之间存在如下的关系： 速度=波长*频率。谐振腔法通过腔的尺寸可以很准确计算出里面电磁波的波长，而电磁波的频率又是已知的，因此，可以直接用上述公式计算出光的速度（或者说电磁波的速度）。

最后一种要说的就是激光干涉法了。目前各种资料查到的光速的值 299792458m/s，是通过激光干涉法测量出来的。无线电干涉和激光干涉本质上是一样的，因为它们都使用的是电磁波，只是波长不相同而已。因此我们只介绍激光干涉法。

想象一下水波，如下图所示，当两个水波相遇时，会产生干涉。当波峰和波峰（或波谷和波谷）相遇时，产生相加干涉，当波峰和波谷相遇时，会产生相消干涉。同样的道理对于光或者激光也是成立的。

水波干涉和波峰波谷示意图

激光干涉条纹

激光是一种高度相干的光，因此很适合用于进行干涉。从激光器发出的光的频率是已知的，精度可以达到10^-9赫兹 左右，波长的测量是通过法布里-珀罗 干涉仪测量并和基准波长86-氪605nm的光谱线进行比较得到的，精度也可以达到10^-9m左右。由于激光干涉对于波长的要求非常的高，产生的干涉条纹和激光的波长密切相关，因此通过干涉条纹可以十分准确的计算出激光的波长。有了激光的频率和波长，就可以计算出光速了：光速=频率*波长。

1972年通过激光干涉法测出的光速值是299792.4562±0.0011m/s， 这时当时能达到的最高的精度了，因为当时米的定义是通过86-氪605nm的光谱线给出的，它的精度限制了光速精度的进一步提高。

不久后的1983年，国际计量大会直接规定光速的值为299792458m/s， 并且反过来用光速重新定义了米。也就是说现在的光速值是给定的，不会再改变了，精度也不会再继续提高了，因为它已经成了“米”这个基本单位的基准。所谓的基准，就是指“米”这个单位的最高精度是由光速的值给出的，因为光速值具有很好的稳定性和重复性。

从光速测量的历史可以看出，科学的进步并不是一蹴而就的，有时候需要好几代科学家的不懈努力才能实现。光速测量精度的不断提高，到现在成了一个确定的值，这对于物理学的发展来说十分重要。因为光速是物理中一个重要的常数，著名的质能方程 E=mc^2， 狭义相对论中的“尺缩钟慢”效应，广义相对论中的引力波，时空弯曲等等，都和光速密切相关。