Mae cyflymder golau hefyd yn baramedr golau pwysig, mae gan ei benderfyniad yn hanes datblygiad opteg arwyddocâd arbennig a phwysig iawn, nid yn unig i hyrwyddo datblygiad dwfn arbrofion optegol, ond hefyd i dorri'r cysyniad traddodiadol o'r cyflymder golau anfeidrol. Yn natblygiad yr astudiaeth ddamcaniaethol o ffiseg, mae pennu cyflymder golau ar gyfer y ddamcaniaeth gronynnau a theori amrywiad y ddadl yn darparu sail ar gyfer barn, ac yn y pen draw yn hyrwyddo darganfod a datblygiad damcaniaeth perthnasedd Einstein.
Sut mae cyflymder golau yn cael ei fesur
1. Rhagair i Fesur Cyflymder Goleuni
Bu anghydfod mewn ffiseg ynghylch cyflymder golau. Credai Kepler a Descartes fod golau yn teithio heb amser ac mewn amrantiad. Credai Galileo y gellid mesur cyflymder golau, er ei fod yn anarferol o gyflym, ac ym 1607, cynhaliodd Galileo yr arbrawf cynharaf i fesur cyflymder golau. Dull mesur Galileo yw gadael i ddau berson sefyll 1.6093km ar wahân ar ben dau fynydd, pob un â lamp, y person cyntaf i godi'r lamp, pan welodd yr ail berson lamp y person cyntaf yn codi ei lamp ei hun ar unwaith, o y person cyntaf i godi'r lamp i weld lamp yr ail berson yw'r egwyl rhwng yr amser lluosogi golau, ac yna yn ôl y pellter rhwng y ddau le bydd yn gallu cael cyflymder lluosogi golau. Fodd bynnag, oherwydd bod cyflymder lluosogi golau yn rhy gyflym, ynghyd â rhaid i'r sylwedydd hefyd gael amser ymateb penodol, felly ni lwyddodd ymdrechion Galileo, ond arbrawf Galileo yw agor hanes dynol ar gyflymder lluosogi golau i fesur y rhagarweiniad i'r astudiaeth.
2. Mesur Seryddol
Ym 1676, cynigiodd y seryddwr o Ddenmarc Rømer ddull mwy effeithiol o fesur cyflymder golau. Gellir defnyddio unrhyw broses gyfnodol fel "cloc", a llwyddodd i ddod o hyd i'r cloc o blaned Iau, sy'n bell iawn i ffwrdd o'r Ddaear: lloeren eclipsed gan Iau bob cyfnod penodol. Sylwodd fod yr amser rhwng dau eclips lloeren yn olynol, pan fydd y Ddaear yn ôl o symudiad Iau, na symudiad y Ddaear tuag at Iau yn hwy na'r gwahaniaeth amser o tua 15 s. Romer trwy arsylwi eclipsau lloeren Iau a diamedr orbitol y Ddaear o gyflymder golau: 214300km yr eiliad. mae'r gwerth hwn o gyflymder golau cywirdeb cywirdeb gwerth y gwahaniaeth yn fawr iawn, ond nid dyma'r dull mesur nad yw'n iawn, y prif beth yw mai dim ond brasamcan yw Gwybod radiws orbit y Ddaear wedyn, tra nad yw mesur cyfnod eclipsing lloeren yn ddigon cywir. Yn ddiweddarach, defnyddiodd gwyddonwyr y dull ffotograffig i fesur amser eclipsau lloeren Iau, ac mae cywirdeb mesur radiws orbitol y Ddaear yn cael ei wella, gan ddefnyddio dull Romer i ganfod cyflymder lluosogi golau yw 299840 yr eiliad 60km, yn agos iawn at gwerth cywir y mesuriadau labordy modern.
Yn 1728, mesurodd y seryddwr Saesneg Bradley gyflymder golau gan ddefnyddio'r dull teithio golau gwahaniaeth o sêr. Wrth arsylwi ar y sêr ar y Ddaear, sylwodd Bradley fod safleoedd ymddangosiadol y sêr yn newid yn gyson, ac o fewn blwyddyn roedd yn ymddangos bod yr holl sêr yn cylchdroi elips gydag echelinau hanner hyd cyfartal o amgylch y brig am wythnos. Priodolodd y ffenomen hon i'r ffaith ei bod wedi cymryd peth amser i'r golau o'r sêr deithio i'r ddaear, a bod y ddaear wedi newid safle trwy gylchdro yn ystod yr amser hwn, ac o'r hwn y mesurodd gyflymder y golau i fod yn 299,930km y ail.
3. Mesur Gear
Ym 1849, defnyddiodd y gwyddonydd Ffrengig Fissot ddyfais arbrofol wedi'i dylunio gyntaf i bennu cyflymder lluosogi golau, ac roedd ei egwyddor o fesur yn debyg i un Galileo. Gosododd ffynhonnell golau pwynt ym mhwynt ffocal y lens, rhwng y lens a'r ffynhonnell golau i roi gêr, yn y lens ar ochr arall ochr bellaf y lens arall a gosod drych awyren yn ei dro, y drych awyren wedi ei leoli yn y ffocws yr ail lens. Ffynhonnell golau pwynt a gyhoeddwyd gan y golau drwy y gerau a lensys i mewn i olau cyfochrog, golau cyfochrog drwy'r ail lens ac yna yn y drych awyren a gasglwyd ar bwynt, yn y drych awyren ar ôl adlewyrchiad yn y ffordd wreiddiol yn ôl. Gan fod gan y gêr fwlch a dannedd, pan fydd y golau'n mynd trwy'r bwlch pan fydd yr arsylwr yn gallu gweld y golau dychwelyd, pan fydd y golau'n digwydd i gwrdd â'r dannedd, bydd y dannedd yn cael ei guddio. Yr amser o'r dechrau i ddiflaniad cyntaf y golau sy'n dychwelyd yw'r amser a gymerir gan y golau i wneud un daith gron, ac yn ôl cyflymder y gerau, nid yw'r amser hwn yn anodd ei ddarganfod. Yn y modd hwn, mesurodd Fischer gyflymder golau i fod yn 315,000 cilomedr yr eiliad, ac oherwydd bod y gerau o led penodol, roedd yn anodd mesur cyflymder lluosogi golau yn gywir gan ddefnyddio'r dull hwn.
Ym 1850, fe wnaeth y ffisegydd Ffrengig Foucault wella dull Fisso trwy ddefnyddio lens yn unig, drych awyren cylchdroi a drych ceugrwm. Mae golau cyfochrog yn cydgyfeirio ar ganol y drych ceugrwm trwy'r drych awyren cylchdroi, a gellir defnyddio'r un cyflymder cylchdro â drych yr awyren i ddod o hyd i amser taith gron y trawst golau, a chyflymder y golau a fesurir yn y modd hwn yw 298. ,000km yr eiliad.
4. Dull mesur microdon
Mae tonnau golau yn rhan fach o'r sbectrwm electromagnetig, mae gwyddonwyr sbectrwm electromagnetig pob math o baramedrau tonnau electromagnetig yn cael eu mesur yn fanwl gywir. 1950, cynigiodd Eisen ddull cyseiniant ceudod i fesur cyflymder golau. Yr egwyddor o fesur yw: Bydd microdon trwy'r ceudod, pan fydd ei amlder yn werth penodol yn atseinio, bydd y donfedd cyseiniant λ a'r ceudod cyseiniant cylchedd cylchedd y berthynas rhwng R fel:
R=2.404825λ
Ac yna yn ôl y cynnyrch o donfedd ac amlder yn cael cyflymder y golau. Trwy fesur diamedr y ceudod cyseiniant yn gywir, gellir pennu'r union donfedd cyseiniant, tra gellir mesur diamedr y ceudod yn gywir trwy ddulliau interferometrig, gellir pennu'r amlder electromagnetig yn gywir trwy ddull amlder gwahaniaethol cam wrth gam. Eisen gyda'i ddull arfaethedig i gael cyflymder y golau ar gyfer 299792.5 s 1km yr eiliad, cywirdeb mesur 10-7.
5. Mesur Laser
Ym 1972, defnyddiodd y Sefydliad Cenedlaethol Safonau a Thechnoleg (NIST) yn Boulder, Colorado, UDA, interferometreg laser i bennu cyflymder golau, gan gynhyrchu c=299792456.2±1.1m/s, a chael cywirdeb mesur o hyd at 10-9, sydd 100 gwaith yn fwy cywir na'r mesuriad blaenorol. Gan fod arbrofion tebyg wedi rhoi gwerthoedd tebyg ar gyfer cyflymder golau, argymhellodd yr 17eg Gynhadledd Ryngwladol ar Bwysau a Mesurau yn 1983 299792458m/s fel gwerth cyflymder golau.
Delwedd Cronoleg Mesuriadau Cyflymder Ysgafn
Mae cyflymder golau wedi bod ar daith o fwy na 300 mlynedd o fesuriadau ac wedi'i gwblhau o'r diwedd. Yn y broses o ymholi, roedd gwyddonwyr yn cyfuno'n berffaith theori ac ymarfer, cyfrifo a mesur, ac yn olaf cael gwerth cywir o gyflymder golau.
Mae pennu cyflymder golau nid yn unig yn effeithio ar ddiffiniad yr uned "mesurydd", ond hefyd yn helpu ymchwil pellach. Gall unedau safonol fel cyflymder golau a'r "mesurydd" ymddangos yn ddibwys, ond maent wedi gweld cynnydd gwareiddiad dynol. Nid oes terfynau i wyddoniaeth, ac mae taith dynolryw i archwilio'r byd newydd ddechrau.
