初中物理趣味故事195捕捉光的故事素材新人教版(最新整理)

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195捕捉光的故事

1607年,意大利的伽利略,第一个用速度公式测量光速。他让两个人站在相距15公里的两个山头上,每人手提一盏前面有盖的信号灯.实验开始,第一个人先打开灯盖,对方看到灯光,也马上打开灯盖,把光和信号传回来。伽利略指出:测出这段时间,就能计算出光速。

可是,实验失败了。我们现在已经知道,光在1.5公里的距离上往返一次,只需要十万分之一秒.这样短暂的时间,一般钟表根本无法测出来,而且开灯、看表造成的误差,会比光在两座山中间传播的时间大几万倍。光速太快,要想利用速度公式测量,就要大大地加大距离.地面上找不到那么长的直线距离,于是人们想到天空,利用天体的光现象来测量.

17世纪70年代,不满30岁的丹麦天文学家罗默对木星和它的卫星进行了长期的观测。木卫星每42多个小时围绕木星转一圈。每当木卫星转到木星背面去的时候,我们就看不见它了.这叫“卫星蚀”。罗默发现,在一年当中,每次卫星蚀出现的周期是不同,周期最长的一次要比最短的那次长1000多秒。这个现象使罗默十分惊异,他经过仔细的研究,得出了一个结论:这是由于地球和木星之间的距离变化造成的。当地球运行到太阳的另一边时,地球和木星之间的距离增大,所以我们看到卫星蚀的时间也长1000多秒。那么,究竟运行了多远呢?这个距离大约相当于地球绕太阳公转的轨道直径。根据当时已经知道的数据,罗默算出光速为每秒225O00公里。这是人类第一次从天空中测得的光速。但是,由于太阳在运动,地球在运动,木星和木星的卫星也在运,它们之间的距离时刻都在变化.这样测得的光速精确程度很差。1849年,刚满30的法国物理学家斐索,仔细研究了伽利略测光速的实验以后,觉得他应用的原理完全正确,只是方法不够科学。他改进了实验装置,用一面镜子代替了第二个人,减少了开灯等许多误差.又用一只旋转的齿轮,代替钟表计时,他选择了两个相距7公里的山头,在一个山上安装了一个旋转的齿轮,另一个山上放了一面镜子.实验开始,首先让光从齿轮的某两个齿之间通过,照到另一个山头的镜子上,经过镜子反射的光线,又从齿轮的另两个齿之间传回来,根据齿轮旋转速度,可以计算出光往返所用的时间.索的试验成功了。他在地面上两点之间测出了光的速度——每秒315000公里。人们称赞他是“第一个捕捉住光的人”。

1923年,迈克尔逊集中了斐索等人实验装置的优点,特制了一个八角棱镜,让它旋转起来计时。在美国加利福尼亚州两个相距354公里的山头上,做了一个十分成功的实验,测出了光在空气中的传播速度。后来,他又把一个长1600米的管子抽去空,让光在管子里往返10次,测出了光在空中的速度。他去世后第三年,公布了当时测得的最佳数字:光在真空中的速度是每秒299796公里。

随着科学技术的进步,光速测定也越来越精确.目前公认,光在安全真空中的传播速度为每秒299792.45公里,可以取作每秒300000公里,在空气中光的传播速度比在真空中每秒要慢67公里,由于这个差很小,一般可以把它们看成近似相等.









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