Gaismas c ātrumu vakuumā nemēra. Tam ir precīza fiksēta vērtība standarta vienībās. Saskaņā ar 1983. gada starptautisko vienošanos metrs tiek definēts kā ceļa garums, ko gaisma novirzījusi vakuumā ar laiku 1/299792458 sekundes. Gaismas ātrums ir precīzi 299 792 458 m / s. Collu definē kā 2,54 centimetrus. Tāpēc arī metriskajās vienībās gaismas ātrumam ir precīza vērtība. Šādai definīcijai ir jēga tikai tāpēc, ka gaismas ātrums vakuumā ir nemainīgs, un šis fakts ir jāapstiprina eksperimentāli (sk. Vai gaismas ātrums ir nemainīgs?). Ir arī nepieciešams eksperimentāli noteikt gaismas ātrumu vidēs, piemēram, ūdenī un gaisā.
Līdz septiņpadsmitajam gadsimtam tika uzskatīts, ka gaisma izplatās acumirklī. To apstiprināja Mēness aptumsuma novērojumi. Pie ierobežota gaismas ātruma vajadzētu būt kavējumam starp Zemes stāvokli attiecībā pret Mēnesi un Zemes ēnas stāvokli uz Mēness virsmas, taču šāda kavēšanās netika atrasta. Tagad mēs zinām, ka gaismas ātrums ir pārāk ātrs, lai pamanītu kavēšanos. Galileo šaubījās par gaismas ātruma bezgalību. Viņš ierosināja veidu, kā to izmērīt, aizverot un atverot laternu vairāku jūdžu attālumā. Nav zināms, vai viņš izmēģināja šādu eksperimentu, taču ļoti lielā gaismas ātruma dēļ mērīšana nevarēja būt veiksmīga.
Pirmo veiksmīgo c mērījumu izdarīja Olafs Rēmers 1676. gadā. Viņš ievēroja, ka laiks starp Jupitera pavadoņu aptumsumiem ir īsāks, kad samazinās attālums no Zemes līdz Jupiteram, un garāks, kad šis attālums palielinās. Viņš saprata, ka tas notiek mainoties laikam, kas vajadzīgs, lai gaisma ceļotu no Jupitera uz Zemi, mainoties attālumam starp tiem. Viņš aprēķināja, ka gaismas ātrums ir 214 000 km / s. Neprecizitāte ir saistīta ar faktu, ka attālumi starp planētām tajā laikā vēl nebija precīzi noteikti.
1728. gadā Džeimss Bredlijs novērtēja gaismas ātruma lielumu, novērojot zvaigžņu aberāciju (zvaigznes redzamā stāvokļa izmaiņas, ko izraisa Zemes pārvietošanās ap Sauli). Viņš novēroja vienu no zvaigznēm Draco zvaigznājā un atklāja, ka tās šķietamā pozīcija mainās visa gada garumā. Šis efekts darbojas uz visām zvaigznēm, pretstatā parallaksam, kas ir vairāk pamanāms blakus esošajām zvaigznēm. Aberācija ir līdzīga kustības ietekmei uz lietus pilienu leņķi. Ja jūs stāvat un nav vēja, tad pilieni vertikāli nokrīt uz galvas. Ja skrienat, izrādās, ka lietus nāk leņķī un sit pa seju. Bredlijs izmērīja šo leņķi zvaigžņu gaismai. Zinot Zemes kustības ātrumu ap Sauli, viņš noteica, ka gaismas ātrums ir 301 000 km / s.
Pirmos c mērījumus uz Zemes veica Armands Fizeau 1849. gadā. Viņš izmantoja gaismas atstarojumu no spoguļa 8 km attālumā. Gaismas stars izbrauca caur spraugu starp strauji rotējoša riteņa zobiem. Rotācijas ātrumu palielināja, līdz atstarotais stars kļuva redzams nākamajā spraugā. Aprēķinātā c vērtība izrādījās 315 000 km / s. Gadu vēlāk Leon Foucault uzlaboja šo metodi, izmantojot rotējošu spoguli, un ieguva daudz precīzāku vērtību - 298 000 km / s. Uzlabotā metode bija pietiekami precīza, lai noteiktu, ka gaismas ātrums ūdenī ir lēnāks nekā gaisā.
Pēc tam, kad Maksvels publicēja savu elektromagnētisma teoriju, kļuva iespējams netieši noteikt gaismas ātrumu no magnētiskās un elektriskās caurlaidības vērtībām. Vēbers un Kohlrauscs bija pirmie, kas to izdarīja 1857. gadā. 1907. gadā Roze un Dorsijs tādā pašā veidā ieguva ātrumu 299 788 km / s. Tajā laikā šī bija visprecīzākā vērtība.
Pēc tam tika veikti papildu pasākumi, lai uzlabotu precizitāti. Piemēram, tika ņemts vērā gaismas refrakcijas indekss gaisā. 1958. gadā Froome ieguva vērtību 299792,5 km / s, izmantojot mikroviļņu interferometru un Kerr elektro-optisko slēģi. Pēc 1970. gada bija iespējams veikt vēl precīzākus mērījumus, izmantojot ļoti stabilu lāzeru un precīzu cēzija pulksteni. Līdz tam laikam standarta skaitītāja precizitāte bija augstāka nekā gaismas ātruma mērīšanas precizitāte. Un tagad gaismas ātrums kļuva zināms ar precizitāti plus vai mīnus 1 m / s. Tagad, nosakot skaitītāju, ir praktiskāk izmantot gaismas ātrumu. 1 metra attāluma standarts tagad tiek noteikts, izmantojot atomu pulksteni un lāzeru.
Tabulā parādīti galvenie gaismas ātruma mērīšanas posmi (Froome un Essen):
Reklāmas video:
| datums | Autori | Metode | km / s | Kļūda |
|---|---|---|---|---|
| 1676. gads | Olaus Rēmers | Mēneši Jupitera | 214 000 | |
| 1726. gads | Džeimss Bredlijs | Zvaigžņu aberācija | 301 000 | |
| 1849. gads | Armanda fizeau | Pārnesums | 315 000 | |
| 1862. gads | Leons fukss | Rotējošs spogulis | 298 000 | ± 500 |
| 1879. gads | Alberts Miķelsons | Rotējošs spogulis | 299 910 | ± 50 |
| 1907. gads | Rosa, Dorsay | EM konstantes | 299 788 | ± 30 |
| 1926. gads | Alberts Miķelsons | Rotējošs spogulis | 299 796 | ± 4 |
| 1947. gads | Esene, Gordēns-Smits | Resonējošais rezonators | 299 792 | ± 3 |
| 1958. gads | KDFroome | Radiointerferometrs | 299 792,5 | ± 0,1 |
| 1973. gads | Evansons et al | Lāzera interferometrs | 299 792,4574 | ± 0,001 |
| 1983. gads | CGPM | Pieņemtā vērtība | 299 792,458 | 0 |