簡單的測量光速的方法

① 光速的測量方法是什麼

光速是物理學中最重要的基本常數之一，也是所有各種頻率的電磁波在真空中的傳播速度．狹義相對論認為：任何信號和物體的速度都不能超過真空中的光速．在折射率為n的介質中，光的傳播速度為：v=c/n．在光學和物理學的發展歷史上，光速的測定，一直是許多科學家為之探索的課題．許多光速測量方法那巧妙的構思、高超的實驗設計一直在啟迪著後人的物理學研究．歷史上光速測量方法可以分為天文學測量方法、大地測量方法和實驗室測量方法等
一、光速測定的天文學方法

1．羅默的衛星蝕法

光速的測量，首先在天文學上獲得成功，這是因為宇宙廣闊的空間提供了測量光速所需要的足夠大的距離．早在1676年丹麥天文學家羅默（1644—1710）首先測量了光速．由於任何周期性的變化過程都可當作時鍾，他成功地找到了離觀察者非常遙遠而相當准確的「時鍾」，羅默在觀察時所用的是木星每隔一定周期所出現的一次衛星蝕．他在觀察時注意到：連續兩次衛星蝕相隔的時間，當地球背離木星運動時，要比地球迎向木星運動時要長一些，他用光的傳播速度是有限的來解釋這個現象．光從木星發出（實際上是木星的衛星發出），當地球離開木星運動時，光必須追上地球，因而從地面上觀察木星的兩次衛星蝕相隔的時間，要比實際相隔的時間長一些；當地球迎向木星運動時，這個時間就短一些．因為衛星繞木星的周期不大（約為1.75天），所以上述時間差數，在最合適的時間（上圖中地球運行到軌道上的A和A』兩點時）不致超過15秒（地球的公轉軌道速度約為30千米/秒）．因此，為了取得可靠的結果，當時的觀察曾在整年中連續地進行．羅默通過觀察從衛星蝕的時間變化和地球軌道直徑求出了光速．由於當時只知道地球軌道半徑的近似值，故求出的光速只有214300km/s．這個光速值盡管離光速的准確值相差甚遠，但它卻是測定光速歷史上的第一個記錄．後來人們用照相方法測量木星衛星蝕的時間，並在地球軌道半徑測量准確度提高後，用羅默法求得的光速為299840±60km/s．

2．布萊德雷的光行差法

1728年，英國天文學家布萊德雷（1693—1762）採用恆星的光行差法，再一次得出光速是一有限的物理量．布萊德雷在地球上觀察恆星時，發現恆星的視位置在不斷地變化，在一年之內，所有恆星似乎都在天頂上繞著半長軸相等的橢圓運行了一周．他認為這種現象的產生是由於恆星發出的光傳到地面時需要一定的時間，而在此時間內，地球已因公轉而發生了位置的變化．他由此測得光速為：

C=299930千米/秒

這一數值與實際值比較接近．

以上僅是利用天文學的現象和觀察數值對光速的測定，而在實驗室內限於當時的條件，測定光速尚不能實現．

二、光速測定的大地測量方法

光速的測定包含著對光所通過的距離和所需時間的量度，由於光速很大，所以必須測量一個很長的距離和一個很短的時間，大地測量法就是圍繞著如何准確測定距離和時間而設計的各種方法．

1．伽利略測定光速的方法

物理學發展史上，最早提出測量光速的是義大利物理學家伽利略．1607年在他的實驗中，讓相距甚遠的兩個觀察者，各執一盞能遮閉的燈，如圖所示：觀察者A打開燈光，經過一定時間後，光到達觀察者B，B立即打開自己的燈光，過了某一時間後，此信號回到A，於是A可以記下從他自己開燈的一瞬間，到信號從B返回到A的一瞬間所經過的時間間隔t．若兩觀察者的距離為S，則光的速度為

c=2s/t

因為光速很大，加之觀察者還要有一定的反應時間，所以伽利略的嘗試沒有成功．如果用反射鏡來代替B，那麼情況有所改善，這樣就可以避免觀察者所引入的誤差．這種測量原理長遠地保留在後來的一切測定光速的實驗方法之中．甚至在現代測定光速的實驗中仍然採用．但在信號接收上和時間測量上，要採用可靠的方法．使用這些方法甚至能在不太長的距離上測定光速，並達到足夠高的精確度．

2．旋轉齒輪法

用實驗方法測定光速首先是在1849年由斐索實驗．他用定期遮斷光線的方法（旋轉齒輪法）進行自動記錄．實驗示意圖如下．從光源s發出的光經會聚透鏡L1射到半鍍銀的鏡面A，由此反射後在齒輪W的齒a和a』之間的空隙內會聚，再經透鏡L2和L3而達到反射鏡M，然後再反射回來．又通過半鍍鏡A由L4集聚後射入觀察者的眼睛E．如使齒輪轉動，那麼在光達到M鏡後再反射回來時所經過的時間△t內，齒輪將轉過一個角度．如果這時a與a』之間的空隙為齒a（或a』）所佔據，則反射回來的光將被遮斷，因而觀察者將看不到光．但如齒輪轉到這樣一個角度，使由M鏡反射回來的光從另一齒間空隙通過，那麼觀察者會重新看到光，當齒輪轉動得更快，反射光又被另一個齒遮斷時，光又消失．這樣，當齒輪轉速由零而逐漸加快時，在E處將看到閃光．由齒輪轉速v、齒數n與齒輪和M的間距L可推得光速c=4nvL．

在斐索所做的實驗中，當具有720齒的齒輪，一秒鍾內轉動12.67次時，光將首次被擋住而消失，空隙與輪齒交替所需時間為

在這一時間內，光所經過的光程為2×8633米，所以光速c=2×8633×18244=3.15×108（m/s）．

在對信號的發出和返回接收時刻能作自動記錄的遮斷法除旋轉齒輪法外，在現代還採用克爾盒法．1941年安德孫用克爾盒法測得：c=299776±6km/s，1951年貝格斯格蘭又用克爾盒法測得c=299793.1±0.3km/s．

3．旋轉鏡法

旋轉鏡法的主要特點是能對信號的傳播時間作精確測量．1851年傅科成功地運用此法測定了光速．旋轉鏡法的原理早在1834年1838年就已為惠更斯和阿拉果提出過，它主要用一個高速均勻轉動的鏡面來代替齒輪裝置．由於光源較強，而且聚焦得較好．因此能極其精密地測量很短的時間間隔．實驗裝置如圖所示．從光源s所發出的光通過半鍍銀的鏡面M1後，經過透鏡L射在繞O軸旋轉的平面反射鏡M2上O軸與圖面垂直．光從M2反射而會聚到凹面反射鏡M3上，M3的曲率中心恰在O軸上，所以光線由M3對稱地反射，並在s′點產生光源的像．當M2的轉速足夠快時，像S′的位置將改變到s〃，相對於可視M2為不轉時的位置移動了△s的距離可以推導出光速值：

式中w為M2轉動的角速度．l0為M2到M3的間距，l為透鏡L到光源S的間距，△s為s的像移動的距離．因此直接測量w、l、l0、△s，便可求得光速．

在傅科的實驗中：L=4米，L0=20米，△s=0.0007米，W=800×2π弧度/秒，他求得光速值c=298000±500km/s．

另外，傅科還利用這個實驗的基本原理，首次測出了光在介質（水）中的速度v＜c，這是對波動說的有力證據．

3．旋轉棱鏡法

邁克耳遜把齒輪法和旋轉鏡法結合起來，創造了旋轉棱鏡法裝置．因為齒輪法之所以不夠准確，是由於不僅當齒的中央將光遮斷時變暗，而且當齒的邊緣遮斷光時也是如此．因此不能精確地測定象消失的瞬時．旋轉鏡法也不夠精確，因為在該法中象的位移△s太小，只有0.7毫米，不易測准．邁克耳遜的旋轉鏡法克服了這些缺點．他用一個正八面鋼質棱鏡代替了旋轉鏡法中的旋轉平面鏡，從而光路大大的增長，並利用精確地測定棱鏡的轉動速度代替測齒輪法中的齒輪轉速測出光走完整個路程所需的時間，從而減少了測量誤差．從1879年至1926年，邁克耳遜曾前後從事光速的測量工作近五十年，在這方面付出了極大的勞動．1926年他的最後一個光速測定值為

c=299796km/s

這是當時最精確的測定值，很快成為當時光速的公認值．

三、光速測定的實驗室方法

光速測定的天文學方法和大地測量方法，都是採用測定光信號的傳播距離和傳播時間來確定光速的．這就要求要盡可能地增加光程，改進時間測量的准確性．這在實驗室里一般是受時空限制的，而只能在大地野外進行，如斐索的旋輪齒輪法當時是在巴黎的蘇冷與達蒙瑪特勒相距8633米的兩地進行的．傅科的旋轉鏡法當時也是在野外，邁克耳遜當時是在相距35373．21米的兩個山峰上完成的．現代科學技術的發展，使人們可以使用更小更精確地實驗儀器在實驗室中進行光速的測量．

1．微波諧振腔法

1950年埃森最先採用測定微波波長和頻率的方法來確定光速．在他的實驗中，將微波輸入到圓柱形的諧振腔中，當微波波長和諧振腔的幾何尺寸匹配時，諧振腔的圓周長πD和波長之比有如下的關系：πD=2.404825λ，因此可以通過諧振腔直徑的測定來確定波長，而直徑則用干涉法測量；頻率用逐級差頻法測定．測量精度達10-7．在埃森的實驗中，所用微波的波長為10厘米，所得光速的結果為299792.5±1km/s．

2．激光測速法

1790年美國國家標准局和美國國立物理實驗室最先運用激光測定光速．這個方法的原理是同時測定激光的波長和頻率來確定光速（c=νλ）．由於激光的頻率和波長的測量精確度已大大提高，所以用激光測速法的測量精度可達10-9，比以前已有最精密的實驗方法提高精度約100倍．

四、光速測量方法一覽表

除了以上介紹的幾種測量光速的方法外，還有許多十分精確的測定光速的方法．現將不同方法測定的光速值列為「光速測量一覽表」供參考．

根據1975年第十五屆國際計量大會的決議，現代真空中光速的最可靠值是：

c=299792.458±0.001km/s

② 光速如何測量

光速的測定光速的測定在光學的發展史上具有非常特殊而重要的意義。它不僅推動了光學實驗的反站，也打破了光速無限的傳統觀念；在物理學理論研究的發展里程中，它不僅為粒子說和波動說的爭論提供了判定的依據，而且最終推動了愛因斯坦相對論理論的發展。在光速的問題上物理學界曾經產生過爭執，開普勒和笛卡爾都認為光的傳播不需要時間，是在瞬時進行的。但伽利略認為光速雖然傳播得很快，但卻是可以測定的。1607年，伽利略進行了最早的測量光速的實驗。伽利略的方法是，讓兩個人分別站在相距一英里的兩座山上，每個人拿一個燈，第一個人先舉起燈，當第二個人看到第一個人的燈時立即舉起自己的燈，從第一個人舉起燈到他看到第二個人的燈的時間間隔就是光傳播兩英里的時間。但由於光速傳播的速度實在是太快了，這種方法根本行不通。但伽利略的實驗揭開了人類歷史上對光速進行研究的序幕。1676年，丹麥天文學家羅麥第一次提出了有效的光速測量方法。他在觀測木星的衛星的隱食周期時發現：在一年的不同時期，它們的周期有所不同；在地球處於太陽和木星之間時的周期與太陽處於地球和木星之間時的周期相差十四五天。他認為這種現象是由於光具有速度造成的，而且他還推斷出光跨越地球軌道所需要的時間是22分鍾。1676年9月，羅麥預言預計11月9日上午5點25分45秒發生的木衛食將推遲10分鍾。巴黎天文台的科學家們懷著將信將疑的態度，觀測並最終證實了羅麥的預言。羅麥的理論沒有馬上被法國科學院接受，但得到了著名科學家惠更斯的贊同。惠更斯根據他提出的數據和地球的半徑第一次計算出了光的傳播速度：214000千米/秒。雖然這個數值與目前測得的最精確的數據相差甚遠，但他啟發了惠更斯對波動說的研究；更重要的是這個結果的錯誤不在於方法的錯誤，只是源於羅麥對光跨越地球的時間的錯誤推測，現代用羅麥的方法經過各種校正後得出的結果是298000千米/秒，很接近於現代實驗室所測定的精確數值。1725年，英國天文學家布萊德雷發現了恆星的"光行差"現象，以意外的方式證實了羅麥的理論。剛開始時，他無法解釋這一現象，直到1728年，他在坐船時受到風向與船航向的相對關系的啟發，認識到光的傳播速度與地球公轉共同引起了"光行差"的現象。他用地球公轉的速度與光速的比例估算出了太陽光到達地球需要8分13秒。這個數值較羅麥法測定的要精確一些。菜德雷測定值證明了羅麥有關光速有限性的說法。光速的測定，成了十七世紀以來所的關於光的本性的爭論的重要依據。但是，由於受當時實驗環境的局限，科學家們只能以天文方法測定光在真空中的傳播速度，還不能解決光受傳播介質影響的問題，所以關於這一問題的爭論始終懸而未決。十八世紀，科學界是沉悶的，光學的發展幾乎處於停滯的狀態。繼布萊德雷之後，經過一個多世紀的醞釀，到了十九世紀中期，才出現了新的科學家和新的方法來測量光速。1849年，法國人菲索第一次在地面上設計實驗裝置來測定光速。他的方法原理與伽利略的相類似。他將一個點光源放在透鏡的焦點處，在透鏡與光源之間放一個齒輪，在透鏡的另一測較遠處依次放置另一個透鏡和一個平面鏡，平面鏡位於第二個透鏡的焦點處。點光源發出的光經過齒輪和透鏡後變成平行光，平行光經過第二個透鏡後又在平面鏡上聚於一點，在平面鏡上反射後按原路返回。由於齒輪有齒隙和齒，當光通過齒隙時觀察者就可以看到返回的光，當光恰好遇到齒時就會被遮住。從開始到返回的光第一次消失的時間就是光往返一次所用的時間，根據齒輪的轉速，這個時間不難求出。通過這種方法，菲索測得的光速是315000千米/秒。由於齒輪有一定的寬度，用這種方法很難精確的測出光速。1850年，法國物理學家傅科改進了菲索的方法，他只用一個透鏡、一面旋轉的平面鏡和一個凹面鏡。平行光通過旋轉的平面鏡匯聚到凹面鏡的圓心上，同樣用平面鏡的轉速可以求出時間。傅科用這種方法測出的光速是298000千米/秒。另外傅科還測出了光在水中的傳播速度，通過與光在空氣中傳播速度的比較，他測出了光由空氣中射入水中的折射率。這個實驗在微粒說已被波動說推翻之後，又一次對微粒說做出了判決，給光的微粒理論帶了最後的沖擊。1928年，卡婁拉斯和米太斯塔德首先提出利用克爾盒法來測定光速。1951年，貝奇斯傳德用這種方法測出的光速是299793千米/秒。光波是電磁波譜中的一小部分，當代人們對電磁波譜中的每一種電磁波都進行了精密的測量。1950年，艾森提出了用空腔共振法來測量光速。這種方法的原理是，微波通過空腔時當它的頻率為某一值時發生共振。根據空腔的長度可以求出共振腔的波長，在把共振腔的波長換算成光在真空中的波長，由波長和頻率可計算出光速。當代計算出的最精確的光速都是通過波長和頻率求得的。1958年，弗魯姆求出光速的精確值：299792.5±0.1千米/秒。1972

③ 怎樣測光速

1、最早的高精度測量光速的方法，齒輪法。
光在特定的光路上，兩次通過齒輪的間隙後被觀測者看到。這種情況下，只有齒輪的轉速是某一些特定的值的時候，光才可以順利通過兩個間隙，而不被擋住。而這個特定的轉速，則與光速有關。這樣，就把光速的測量，轉化成了測量一個齒輪的轉速。
2、邁克爾遜的改進實驗。
把齒輪換成了一個八面的鏡子。鏡子不斷旋轉，只有在轉速是特定的值的時候，光才能順利被反射，進入觀測者的眼睛。由於這里，鏡子對光路的影響更大，所以測量的精確度可以更高。
3、現代的光路測量往往會使用干涉法。
通過測量特定頻率的激光的波長，再用速度=波長*頻率，就能算出來速度。這一方法的精度極高。現在，由於米是從光速定義過來的，所以光速的值也就定死了，就是299792458m/s。

④ 光速的測量方法

1676年奧勒·羅默使用望遠鏡研究木星的衛星艾歐的運動，第一次定量的估計出光速。 1849年，斐索用旋轉齒輪法求得 c = 3.153×10 8 m/s。他是第一位用實驗方法，測定地面光速的實驗者。實驗方法大致如下： 光從半鍍銀面反射後，經高速旋轉的齒輪投向反射鏡，再沿原路返回。如果齒輪轉過一齒所需的時間，正好與光往返的時間相等，就可透過半鍍銀面觀測到光，從而根據齒輪的轉速計算出光速。 1862年，傅科用旋轉鏡法測空氣中的光速，原理和斐索的旋轉齒輪法大同小異，他的結果是 c = 2.98 × 10 8 m/s。 第三位在地面上測到光速的是考爾紐（M.A.Cornu）。1874年他改進了斐索的旋轉齒輪法，得 c = 2.9999 × 10 8 m/s。 阿爾伯特·邁克耳孫改進了傅科的旋轉鏡法，多次測量光速。1879年，得 c = (2.99910±0.00050) ×10 8 m/s；1882年得 c = (2.99853±0.00060) × 10 8 m/s。 後來，他綜合旋轉鏡法和旋轉齒輪法的特點，發展了旋轉棱鏡法，1924～1927年間，得 c = (2.99796±0.00004) × 10 8 m/s。 邁克耳遜在推算真空中的光速時，應該用空氣的群速折射率，可是他用的卻是空氣的相速折射率。這一錯誤在1929年被伯奇發覺，經改正後，1926年的結果應為 c = (2.99798±0.00004) × 10 8 m/s = 299798±4 km/s。 後來，由於電子學的發展，用克爾盒、諧振腔、光電測距儀等方法，光速的測定，比直接用光學方法又提高了一個數量級。 60年代雷射器發明，運用穩頻雷射器，可以大大降低光速測量的不確定度。 1973年達0.004 ppm，終於在1983年第十七屆國際計量大會上作出決定，將真空中的光速定為精確值。

⑤ 光速究竟是如何測量的

現在的光速是怎麼測量出來的最早光速的准確數值是通過觀測木星對其衛星的掩食測量的。還有轉動齒輪法、轉鏡法、克爾盒法、變頻閃光法等光速測量方法。 1983年，光速取代了保存在巴黎國際計量局的鉑制米原器被選作定義「米」的標准，並且約定光速嚴格等於299,792,458米/秒，此數值與當時的米的定義和秒的定義一致。後來，隨著實驗精度的不斷提高，光速的數值有所改變，米被定義為1/299,792,458秒內光通過的路程。根據現代物理學，所有電磁波，包括可見光，在真空中的速度是常數，即是光速。強相互作用、電磁作用、弱相互作用傳播的速度都是光速，根據廣義相對論，萬有引力傳播的速度也是光速，且已於2003年得以證實。根據電磁學的定律，發放電磁波的物件的速度不會影響電磁波的速度。結合相對性原則，觀察者的參考坐標和發放光波的物件的速度不會影響被測量的光速，但會影響波長而產生紅移、藍移。這是狹義相對論的基礎。相對論探討的是光速而不是光，就算光被稍微減慢，也不會影響狹義相對論。

⑥ 如何測量光速

旋轉鏡法的主要特點是能對信號的傳播時間作精確測量．1851年傅科成功地運用此法測定了光速．旋轉鏡法的原理早在1834年1838年就已為惠更斯和阿拉果提出過，它主要用一個高速均勻轉動的鏡面來代替齒輪裝置．由於光源較強，而且聚焦得較好．因此能極其精密地測量很短的時間間隔．實驗裝置如圖所示．從光源s所發出的光通過半鍍銀的鏡面M1後，經過透鏡L射在繞O軸旋轉的平面反射鏡M2上O軸與圖面垂直．光從M2反射而會聚到凹面反射鏡M3上，
M3的曲率中心恰在O軸上，所以光線由M3對稱地反射，並在s′點產生光源的像．當M2的轉速足夠快時，像S′的位置將改變到s〃，相對於可視M2為不轉時的位置移動了△s的距離可以推導出光速值：
式中w為M2轉動的角速度．l0為M2到M3的間距，l為透鏡L到光源S的間距，△s為s的像移動的距離．因此直接測量w、l、l0、△s，便可求得光速．
在傅科的實驗中：L=4米，L0=20米，△s=0.0007米，W=800×2π弧度/秒，他求得光速值c=298000±500km/s．
另外，傅科還利用這個實驗的基本原理，首次測出了光在介質（水）中的速度v＜c，這是對波動說的有力證據．

⑦ 光速如何測量

1928年卡婁拉斯和米太斯塔德首先提出利用克爾盒法來測定光速。1951年，貝奇斯傳德用這種方法測出的光速是299793千米/秒。

光波是電磁波譜中的一小部分，當代人們對電磁波譜中的每一種電磁波都進行了精密的測量。1950年，艾森提出了用空腔共振法來測量光速。

這種方法的原理是微波通過空腔時當它的頻率為某一值時發生共振.根據空腔的長度可以求出共振腔的波長，在把共振腔的波長換算成光在真空中的波長，由波長和頻率可計算出光速.

當代計算出的最精確的光速都是通過波長和頻率求得的。1958年弗魯姆求出光速的精確值：299792.5±0.1千米/秒。1972年，埃文森測得了目前真空中光速的最佳數值：299792457.4±0.1米/秒。

光速的測定在光學的研究歷程中有著重要的意義。雖然從人們設法測量光速到人們測量出較為精確的光速共經歷了三百多年的時間，但在這期間每一點進步都促進了幾何光學和物理光學的發展，尤其是在微粒說與波動說的爭論中，光速的測定曾給這一場著名的科學爭辯提供了非常重要的依據。

(7)簡單的測量光速的方法擴展閱讀

2011年9月，歐洲研究人員發現了一個無法解釋的現象——比光速快60納秒的中微子。一旦被證實，將顛覆支撐現代物理學的相對論。

而2012年03月03日最新消息稱，經過數月的反復檢查，歐洲核子中心日前宣布，衛星定位系統同步接收器可能存在「調校」問題，並高估了中微子運行時間，而把衛星定位系統信號傳送到原子時鍾的光纜可能出現連接「松動」並導致低估了粒子包飛行時間。

最新一期隸屬美國科學促進會的《科學》雜志也刊文指出，連接原子鍾的光纜出現松動，可能導致計算中微子運行時間的原子鍾產生了錯誤結果。

近月來歐洲核子中心已得到證實，該實驗結論是實驗電纜出錯造成的，並沒有顛覆相對論。

⑧ 光速的測量方法

光速的測量方法： 最早光速的准確數值是通過觀測木星對其衛星的掩食測量的。還有轉動齒輪法、轉鏡法、克爾盒法、變頻閃光法等光速測量方法。

1．羅默的衛星蝕法

光速的測量，首先在天文學上獲得成功，這是因為宇宙廣闊的空間提供了測量光速所需要的足夠大的距離．早在1676年丹麥天文學家羅默（1644— 1710）首先測量了光速．由於任何周期性的變化過程都可當作時鍾，他成功地找到了離觀察者非常遙遠而相當准確的「時鍾」，羅默在觀察時所用的是木星每隔一定周期所出現的一次衛星蝕．他在觀察時注意到：連續兩次衛星蝕相隔的時間，當地球背離木星運動時，要比地球迎向木星運動時要長一些，他用光的傳播速度是有限的來解釋這個現象．光從木星發出（實際上是木星的衛星發出），當地球離開木星運動時，光必須追上地球，因而從地面上觀察木星的兩次衛星蝕相隔的時間，要比實際相隔的時間長一些；當地球迎向木星運動時，這個時間就短一些．因為衛星繞木星的周期不大（約為1.75天），所以上述時間差數，在最合適的時間（上圖中地球運行到軌道上的A和A』兩點時）不致超過15秒（地球的公轉軌道速度約為30千米/秒）．因此，為了取得可靠的結果，當時的觀察曾在整年中連續地進行．羅默通過觀察從衛星蝕的時間變化和地球軌道直徑求出了光速．由於當時只知道地球軌道半徑的近似值，故求出的光速只有214300km/s．這個光速值盡管離光速的准確值相差甚遠，但它卻是測定光速歷史上的第一個記錄．後來人們用照相方法測量木星衛星蝕的時間，並在地球軌道半徑測量准確度提高後，用羅默法求得的光速為299840±60km/s．

2．布萊德雷的光行差法

1728年，英國天文學家布萊德雷（1693—1762）採用恆星的光行差法，再一次得出光速是一有限的物理量．布萊德雷在地球上觀察恆星時，發現恆星的視位置在不斷地變化，在一年之內，所有恆星似乎都在天頂上繞著半長軸相等的橢圓運行了一周．他認為這種現象的產生是由於恆星發出的光傳到地面時需要一定的時間，而在此時間內，地球已因公轉而發生了位置的變化．他由此測得光速為：

C=299930千米/秒

這一數值與實際值比較接近．

以上僅是利用天文學的現象和觀察數值對光速的測定，而在實驗室內限於當時的條件，測定光速尚不能實現．

二、光速測定的大地測量方法

光速的測定包含著對光所通過的距離和所需時間的量度，由於光速很大，所以必須測量一個很長的距離和一個很短的時間，大地測量法就是圍繞著如何准確測定距離和時間而設計的各種方法．

1．伽利略測定光速的方法

物理學發展史上，最早提出測量光速的是義大利物理學家伽利略．1607年在他的實驗中，讓相距甚遠的兩個觀察者，各執一盞能遮閉的燈，如圖所示：觀察者A打開燈光，經過一定時間後，光到達觀察者B，B立即打開自己的燈光，過了某一時間後，此信號回到A，於是A可以記下從他自己開燈的一瞬間，到信號從B返回到A的一瞬間所經過的時間間隔t．若兩觀察者的距離為S，則光的速度為

c=2s/t

因為光速很大，加之觀察者還要有一定的反應時間，所以伽利略的嘗試沒有成功．如果用反射鏡來代替B，那麼情況有所改善，這樣就可以避免觀察者所引入的誤差．這種測量原理長遠地保留在後來的一切測定光速的實驗方法之中．甚至在現代測定光速的實驗中仍然採用．但在信號接收上和時間測量上，要採用可靠的方法．使用這些方法甚至能在不太長的距離上測定光速，並達到足夠高的精確度．

2．旋轉齒輪法

用實驗方法測定光速首先是在1849年由斐索實驗．他用定期遮斷光線的方法（旋轉齒輪法）進行自動 記錄．實驗示意圖如下．從光源s發出的光經會聚透鏡L1射到半鍍銀的鏡面A，由此反射後在齒輪W的齒a和a』之間的空隙內會聚，再經透鏡L2和L3而達到反射鏡M，然後再反射回來．又通過半鍍鏡A由 L4集聚後射入觀察者的眼睛E．如使齒輪轉動，那麼在光達到M鏡後再反射回來時所經過的時間△t內，齒輪將轉過一個角度．如果這時a與a』之間的空隙為齒 a（或a』）所佔據，則反射回來的光將被遮斷，因而觀察者將看不到光．但如齒輪轉到這樣一個角度，使由M鏡反射回來的光從另一齒間空隙通過，那麼觀察者會重新看到光，當齒輪轉動得更快，反射光又被另一個齒遮斷時，光又消失．這樣，當齒輪轉速由零而逐漸加快時，在E處將看到閃光．由齒輪轉速v、齒數n與齒輪和M的間距L可推得光速c=4nvL．

在斐索所做的實驗中，當具有720齒的齒輪，一秒鍾內轉動12.67次時，光將首次被擋住而消失，空隙與輪齒交替所需時間為

在這一時間內，光所經過的光程為2×8633米，所以光速c=2×8633×18244=3.15×108（m/s）．

在對信號的發出和返回接收時刻能作自動記錄的遮斷法除旋轉齒輪法外，在現代還採用克爾盒法．1941