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180多年前測量光速的方法,可謂是天才的構思!

2024-04-26科學

你聽說過光速嗎?它可真是個神奇的家夥!想象一下,假如你是閃電俠,一秒鐘就能繞著地球跑7圈半,聽起來是不是相當不可思議?所以,想要精確測量出這個飛快的光速,難度可就不是一般的高了。

不過話雖如此,但你絕對想不到,在180多年之前,就已經有人提出了一種相當巧妙的方法,利用一個齒輪來測量光的速度。你是不是覺得很難以置信?讓我來為你一一道來。

要知道,在幾百年前,人們對於光速到底是無限還是有限,存在著兩種截然不同的觀點。你說,這兩種完全相反的觀點怎麽才能分出個高下呢?天文學家奧勒·羅默可是利用了一個獨到的見解,透過觀察木衛一繞著木星公轉時,出現在我們視線中的」突然消失」和」突然出現」的時間差,從而間接證實了光速是有限的。

你有沒有想過,如果光速真的是無限的話,那它在遠近距離之間根本就不會有任何時間差異了,對嗎?正是憑借著這一重大發現,科學界也終於接受了」光速是有限的」這一觀點。

好啦,知道了光速是有限,那麽它到底有多快呢?科學家們就著手利用天文觀測的方法來估算光速了。當時有個叫做克里斯汀·惠更斯的天文學家,根據自己的觀測數據,算出光速大約是每秒22萬公裏。你說,這個數位靠不靠譜?實不相瞞,惠更斯的這個結果其實離真實的光速相差了十萬八千裏呢!

看來,要想更精確地測量光速,還得親自動手做實驗了。不過,光速實在太快了,以當時的條件,要想在地球表面上測量光速,可真是個棘手的難題啊。

就在大家幾乎都要放棄的時候,一位名叫阿曼德·斐索的物理學家,憑借著天才般的構思,終於設計出了一種巧妙無比的方法。他到底是如何做到的呢?讓我們來看看他的絕妙之處。

首先,斐索準備了一個齒輪、一面鏡子和一個光源。然後,他把光源放在了齒輪的後面,讓光從齒輪的縫隙中射出,射到反射鏡上後再反彈回來。你可能會問,那反彈回來的光線怎麽辦呢?別著急,斐索可是將齒輪擺放在了一個恰到好處的位置上,當光線反射回來時,它們正好可以從同一個縫隙中穿過。

是不是還有些無法理解?沒關系,讓我們再來詳細地解釋一番。假如齒輪處於靜止狀態,那麽光源發出的光線就會一直從同一個縫隙中穿過,然後被鏡子反射回來,最終再次透過這個縫隙回到觀測者的視野中。你應該可以看到鏡子反射回來的光線了,對吧?

不過,現在讓我們來做個小小的調整,把這個齒輪給它轉動起來。如果轉速慢的話,你只會間歇性地看到反射回來的光線;但假如我們將轉速調整到一個恰到好處的程度,你就會發現一個有趣的現象了——無論光線如何發射出去,當它反射回來的時候,總是會被轉動中的齒輪給遮住!怎麽樣,是不是讓你大吃一驚?

現在,我們再把齒輪的轉速繼續提高,你猜會發生什麽情況?原本被遮擋住的光線,居然又可以從下一個縫隙中穿過了!是不是很神奇?

透過這個方法,只要測量出齒輪的轉速、齒數和光線行進的距離,再把它們代入公式計算,就能得出光速的精確數值了。你說,這個方法聰明絕頂,還是小孩子過家家呢?

1849年,斐索先生經過大量的實驗和計算,終於測算出光速約為每秒31.5萬公裏。你別小看這個數位哦,就憑借著當時科技水平的限制,斐索已經達到了相當精準的地步了。要知道,170多年後的今天,科學家們測量出的光速約為每秒30萬公裏,與斐索的結果相去不遠。

你說,這就是當年」天才般的構思」嗎?沒錯!正是憑借著對光速的執著探索和創新思維,斐索先生才取得了這樣的非凡成就。他的發現不僅為後來的科學發展奠定了堅實基礎,也啟發了更多科學家繼續追尋未知的道路。

總之,這個浩瀚無垠的宇宙中,還充滿了無數待探索的奧秘。而宇宙對於人類來說,就像是一本永不會翻完的書,每一次的發現都會帶來新的疑問。你說,人類對宇宙的探索之旅,還將走多遠?讓我們拭目以待吧!

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