三、光速测定的实验室方法

光速测定的天文学方法和大地测量方法,都是采用测定光信号的传播距离和传播时间来确定光速的.这就要求要尽可能地增加光程,改进时间测量的准确性.这在实验室里一般是受时空限制的,而只能在大地野外进行,如斐索的旋轮齿轮法当时是在巴黎的苏冷与达蒙玛特勒相距 8633 米的两地进行的.傅科的旋转镜法当时也是在野外,迈克耳逊当时是在相距 35373.21 米的两个山峰上完成的.现代科学技术的发展,使人们可以使用更小更精确地实验仪器在实验室中进行光速的测量.1.微波谐振腔法 1950 年埃森最先采用测定微波波长和频率的方法来确定光速.在他

的实验中,将微波输入到圆柱形的谐振腔中,当微波波长和谐振腔的几何尺寸匹配时,谐振腔的圆周长π D 和波长之比有如下的关系:π D=2.404825λ,因此可以通过谐振腔直径的测定来确定波长,而直径则用干涉法测量;频率用逐级差频法测定.测量精度达 10−7.在埃森的实验中,

所用微波的波长为 10 厘米,所得光速的结果为 299792.5±1km/s. 2.激光测速法

1790 年美国国家标准局和美国国立物理实验室最先运用激光测定光速.这个方法的原理是同时测定激光的波长和频率来确定光速(c=ν λ).由于激光的频率和波长的测量精确度已大大提高,所以用激光测速法的测量精度可达 10−9,比以前已有最精密的实验方法提高精度约 100 倍.