真空中的光速是一个重要的物理常数,符号为c(来自英语中的constant,意为常数;或者拉丁语中的celeritas,意为迅捷),c不仅仅是可见光的传播速度,也是所有电磁波在真空中的传播速度。 真空中的光速等于299,792,458米/秒(1,079,252,848.8千米/小时)。这个速度并不是一个测量值,而是一个定义。国际单位制的基本单位米于1983年10月21日起被定义为光在1/299,792,458秒内传播的距离。使用英制单位,光速约为186,282.397英里/秒,或者670,616,629.384英里/小时,约为1英尺/纳秒。 在任何透明或者半透明的介质(比如玻璃和水)中,光速会降低;c比光速在某种介质中的光速就是这种介质的折射率。重力的改变能够弯曲光所传播的空间,使光像通过凸透镜一样发生弯曲,看上去绕过了质量较大的天体。光弯曲的现象叫做引力透镜效应,根据变化了的光线在光谱外波段呈现的不规则程度,可以推算发光星系的年龄和距离。 根据爱因斯坦的相对论,没有任何物体或信息运动的速度可以超过光速。 光速的测量方法: 最早光速的准确数值是通过观测木星对其卫星的掩食测量的。还有转动齿轮法、转镜法、克尔盒法、变频闪光法等光速测量方法。 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。强相互作用、电磁作用、弱相互作用傳播的速度都是光速,根据廣義相對論,万有引力傳播的速度也是光速,且已于2003年得以证实。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,但会影响波长而产生红移、蓝移。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。
光速的物理接近光速情况下,笛卡尔座标系不再适用。同樣測量光線離開自己的速度,一個快速追光的人與一個靜止的人會測得相同的速度(光速)。這與日常生活中對速度的概念有異。兩車以50km/h的速度迎面飛馳,司機會感覺對方的車以50 + 50 = 100km/h行駛,即與自己靜止而對方以100km/h迎面駛來的情況無異。但當速度接近光速時,實驗證明簡單加法計算速度不再奏效。當兩飛船以90%光速的速度(對第三者來說)迎面飛行時,船上的人不會感覺對方的飛船以90% + 90% = 180%光速速度迎面飛來,而只是以稍低於99.5%的光速速度行駛。結果可從愛因斯坦計算速度的算式得出:  其中v和w是對第三者來說飛船的速度,u是感受的速度,c是光速。 光速的測量簡史 真空中的光速,這是最古老的物理常數之一。最早於1629年艾薩克·畢克曼(beeckman)提出一項試驗,一人將遵守閃光燈一炮反映過一面鏡子,約一英里。伽利略認為光速是有限的,1638年他請二個人提燈籠各爬上相距僅約一公里的山上,第一組人掀開燈籠,並開始計時,對面山上的人看見亮光後掀開燈籠,第一組看見亮光後,停止計時,這是史上著名的測量光速的掩燈方案,這種測量方法實際測到的主要只是實驗者的反應和人手的動作時間。 1676年,奧勒·羅默從木星衛星的觀測,得出光速為有限值的結論。觀測證實了他的預言,據此,惠更斯推算出光速約為 2×10 m/s = 2997984±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。 近代測量真空中光速的簡表:
esu 即 electrostatic units 的縮寫; emu 即electromagnetic units 参阅
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