水波干涉和波峰波谷示意图
激光干涉条纹
激光是一种高度相*光,因此很适合用于进行干涉。从激光器发出的光的频率是已知的,精度可以达到10^-9赫兹 左右,波长的测量是通过法布里-珀罗干涉仪测量并和基准波长86-氪605nm的光谱线进行比较得到的,精度也可以达到10^-9m左右。由于激光干涉对于波长的要求非常的高,产生的干涉条纹和激光的波长密切相关,因此通过干涉条纹可以十分准确的计算出激光的波长。有了激光的频率和波长,就可以计算出光速了:光速=频率*波长。
1972年通过激光干涉法测出的光速值是299792.4562±0.0011m/s, 这时当时能达到的最高的精度了,因为当时米的定义是通过86-氪605nm的光谱线给出的,它的精度限制了光速精度的进一步提高。
不久后的1983年,国际计量大会直接规定光速的值为299792458m/s, 并且反过来用光速重新定义了米。也就是说现在的光速值是给定的,不会再改变了,精度也不会再继续提高了,因为它已经成了"米"这个基本单位的基准。所谓的基准,就是指"米"这个单位的最高精度是由光速的值给出的,因为光速值具有很好的稳定性和重复性。
从光速测量的历史可以看出,科学的进步并不是一蹴而就的,有时候需要好几代科学家的不懈努力才能实现。光速测量精度的不断提高,到现在成了一个确定的值,这对于物理学的发展来说十分重要。因为光速是物理中一个重要的常数,著名的质能方程 E=mc^2, 狭义相对论中的"尺缩钟慢"效应,广义相对论中的引力波,时空弯曲等等,都和光速密切相关。