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菲索创举!一支蜡烛测光速

【摘要】:菲索用到的仅仅是一支蜡烛、一面镜子、一个齿轮和一架望远镜而已,就靠这几样东西,他就成功地测出了光速。菲索测量光速的实验这个实验最巧妙的地方在于,它不需要计时器,之前所有的测光速实验都失败的根本原因就在于找不到有足够精度的计时器。菲索终于胜利了,他计算出了光的速度是31.5万千米/秒,与我们今天知道的光速30万千米/秒已经非常接近了。

菲索(Hippolyte Fizeau,1819—1896),法国物理学家,他最重要的科学成就是用旋转齿轮法测出了光速

菲索有什么黑科技吗?当然没有,160多年前电灯都还没发明,他能有啥黑科技呢?菲索用到的仅仅是一支蜡烛、一面镜子、一个齿轮和一架望远镜而已,就靠这几样东西,他就成功地测出了光速。所以,只要想法妙,就不怕题目刁。

菲索的这个绝妙的实验到底是怎么做的呢?

首先,蜡烛的光穿过齿轮的一个齿缝射到一面镜子上,然后光会被反射回来,我们在齿轮后面观察。你想一下,如果齿轮是不转的,那么反射回来的光沿原路返回,仍然通过同一个齿缝被我们看到。现在,你开始转动齿轮,在刚开始转速比较慢的时候,因为光速很快,光仍然会通过同一个齿缝反射回来。但是当齿轮越转越快,越转越快,到一个特定的速度时,光返回的时候这个齿缝刚好转过去,于是光被挡住了,我们就看不到那束光了。当齿轮的转速继续加快,快到一定程度时,光返回的时候恰好又穿过了下一个齿缝,于是我们又能看见了。这样的话,我们只要知道齿轮的转速、齿数,还有我们的眼睛到镜子的距离,就能计算出光速了。

菲索测量光速的实验

这个实验最巧妙的地方在于,它不需要计时器,之前所有的测光速实验都失败的根本原因就在于找不到有足够精度的计时器。(www.chuimin.cn)

但是你们也别以为菲索的实验过程很轻松,事实上,因为光速实在太快了,菲索只能不断地加大光源到镜子的距离,这样就对光源的强度提出了更高的要求,还要不断地增加齿轮的齿数——如果齿数太少,精度也不够。就这样,在菲索不懈的努力下,当齿数增加到720齿,光源距镜子的距离长达8千米,转数达到每秒12.67转的时候,菲索欢呼一声,他首次看到了光被挡住而消失了;当转速提高1倍以后,他再次看到了光。菲索终于胜利了,他计算出了光的速度是31.5万千米/秒,与我们今天知道的光速30万千米/秒已经非常接近了。你知道这是多快的速度吗?

如果用这个速度跑步,1秒钟可以绕地球7.5圈。如果用这个速度从地球跑去月球,1秒钟多一点儿就到了。孙悟空一个筋斗十万八千里,在光速面前,那就太慢了!假如孙悟空和光赛跑,发令枪一响,孙悟空还没动,光就已经跑了不知道多少圈回到起点了。

光的速度实在是太快了,但是,如果仅仅是快,那不能叫“不可思议”。又过了100多年,在对光速进行深入研究后,科学家发现了更加神奇的现象。

孙悟空一个筋斗十万八千里,在光速面前,那就太慢了