Ljushastigheten i vakuum mäts inte. Det har ett exakt fast värde i standardenheter. Enligt det internationella avtalet från 1983 definieras en mätare som längden på den väg som färdades med ljus i vakuum under en tid av 1/299792458 sekunder. Ljushastigheten är exakt 299,792,458 m / s. En tum definieras som 2,54 centimeter. I icke-metriska enheter har ljusets hastighet också ett exakt värde. En sådan definition är meningsfull bara för att ljusets hastighet i ett vakuum är konstant och detta faktum måste bekräftas experimentellt (se Är ljusets hastighet konstant?). Det är också nödvändigt att experimentellt bestämma ljusets hastighet i media som vatten och luft.
Fram till sjuttonhundratalet trodde man att ljus sprids direkt. Detta bekräftades av observationer av månförmörkelsen. Med en begränsad ljushastighet bör det finnas en fördröjning mellan jordens position relativt månen och jordens skuggs position på månens yta, men ingen sådan försening hittades. Vi vet nu att ljusets hastighet är för snabb för att märka en försening. Galileo tvivlade på oändligheten i ljusets hastighet. Han föreslog ett sätt att mäta det genom att stänga och öppna en lykta flera mil bort. Det är inte känt om han försökte ett sådant experiment, men på grund av den mycket höga ljushastigheten kunde mätningen inte lyckas.
Den första framgångsrika mätningen av c gjordes av Olaf Roemer 1676. Han märkte att tiden mellan förmörkelserna av Jupiters satelliter är kortare när avståndet från Jorden till Jupiter minskar och längre när detta avstånd ökar. Han insåg att detta beror på en förändring i den tid det tar för ljus att resa från Jupiter till jorden när avståndet mellan dem förändras. Han beräknade att ljusets hastighet är 214 000 km / s. Felaktigheten beror på att avstånden mellan planeterna vid den tiden ännu inte var väl definierade.
År 1728 uppskattade James Bradley storleken på ljusets hastighet genom att observera stjärnorna (en förändring i en uppenbar position för en stjärna orsakad av jordens rörelse runt solen). Han observerade en av stjärnorna i konstellationen Draco och fann att dess uppenbara position förändras under året. Denna effekt fungerar för alla stjärnor, i motsats till parallax, vilket är mer synlig för stjärnor i närheten. Aberration liknar effekten av rörelse på regndroppens infallsvinkel. Om du står och det inte finns någon vind, faller dropparna vertikalt på huvudet. Om du springer visar det sig att regnet kommer i vinkel och träffar ditt ansikte. Bradley mätte denna vinkel för stjärnljus. Genom att känna till jordens rörelse runt solen bestämde han sig för att ljusets hastighet är 301 000 km / s.
Den första mätningen av c på jorden gjordes av Armand Fizeau 1849. Han använde reflektionen av ljus från en spegel 8 km bort. En ljusstråle passerade genom ett gap mellan tänderna på ett snabbt roterande hjul. Rotationshastigheten ökades tills den reflekterade strålen blev synlig i nästa spalt. Det beräknade värdet på c visade sig vara 315 000 km / s. Ett år senare förbättrade Leon Foucault denna metod med hjälp av en roterande spegel och fick ett mycket mer exakt värde på 298 000 km / s. Den förbättrade metoden var noggrann för att fastställa att ljusets hastighet i vatten är långsammare än i luft.
Efter att Maxwell publicerat sin teori om elektromagnetism blev det möjligt att bestämma ljusets hastighet indirekt utifrån värdena på magnetisk och elektrisk permeabilitet. Weber och Kohlrausch var de första som gjorde detta 1857. År 1907 fick Rose och Dorsey 299 788 km / s på samma sätt. Då var detta det mest exakta värdet.
Därefter tillämpades ytterligare åtgärder för att förbättra noggrannheten. Till exempel beaktades brytningsindexet för ljus i luft. 1958 erhöll Froome ett värde av 299792,5 km / s med hjälp av en mikrovågsinterferometer och en Kerr-elektrooptisk slutare. Efter 1970 blev ännu mer exakta mätningar möjliga med användning av en mycket stabil laser och en precisionscesiumklocka. Fram till dess var standardmätarens noggrannhet högre än noggrannheten för att mäta ljusets hastighet. Och nu blev ljusets hastighet känd med en noggrannhet på plus eller minus 1 m / s. Det är nu mer praktiskt att använda ljusets hastighet för att bestämma mätaren. Avståndsstandarden på 1 meter fastställs nu med en atomur och en laser.
Tabellen visar de viktigaste stadierna för att mäta ljusets hastighet (Froome och Essen):
Kampanjvideo:
| datum | Författare | Metod | km / s | Fel |
|---|---|---|---|---|
| 1676 | Olaus Roemer | Månar av Jupiter | 214 tusen | |
| 1726 | James bradley | Aberration av stjärnorna | 301 tusen | |
| 1849 | Armand fizeau | Redskap | 315 tusen | |
| 1862 | Leon foucault | Roterande spegel | 298 tusen | ± 500 |
| 1879 | Albert michelson | Roterande spegel | 299.910 | ± 50 |
| 1907 | Rosa, Dorsay | EM-konstanter | 299 788 | ± 30 |
| 1926 | Albert michelson | Roterande spegel | 299 796 | ± 4 |
| 1947 | Essen, Gorden-Smith | Resonansresonator | 299 792 | ± 3 |
| 1958 | KDFroome | Radiointerferometer | 299 792,5 | ± 0,1 |
| 1973 | Evanson et al | Laserinterferometer | 299 792,4574 | ± 0,001 |
| 1983 | CGPM | Accepterat värde | 299 792,488 | 0 |