หลายคนรู้จักการมีอยู่ของแนวคิดเช่น "ความเร็วแสง" มาตั้งแต่เด็ก คนส่วนใหญ่รู้ว่าแสงเคลื่อนที่เร็วมาก แต่ไม่ใช่ทุกคนที่รู้รายละเอียดเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้
หลายๆ คนสังเกตเห็นว่าในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง จะมีความล่าช้าระหว่างฟ้าแลบและเสียงฟ้าร้อง การระบาดมักจะมาถึงเราเร็วขึ้น ซึ่งหมายความว่ามีความเร็วมากกว่าเสียง สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับอะไร? ความเร็วแสงคืออะไร และวัดได้อย่างไร?
ความเร็วแสงคืออะไร?
มาทำความเข้าใจก่อนว่าความเร็วแสงคืออะไร ในทางวิทยาศาสตร์ ค่านี้เป็นค่าที่แสดงให้เห็นว่ารังสีเคลื่อนที่เร็วแค่ไหนในสุญญากาศหรือในอากาศ คุณต้องรู้ด้วยว่าแสงคืออะไร นี่คือรังสีที่ดวงตามนุษย์รับรู้ได้ ความเร็วและคุณสมบัติอื่นๆ เช่น การหักเหของแสง ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม
ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ: แสงใช้เวลา 1.25 วินาทีในการเดินทางจากโลกไปยังดวงจันทร์บริวารของมัน
ความเร็วแสงในคำพูดของคุณเองคืออะไร?
ถ้าจะอธิบาย. ด้วยคำพูดง่ายๆความเร็วแสงคือช่วงเวลาที่รังสีแสงเดินทางเป็นระยะทางหนึ่ง โดยปกติเวลาจะวัดเป็นวินาที อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์บางคนใช้หน่วยวัดอื่น ระยะทางก็วัดแตกต่างกันเช่นกัน โดยพื้นฐานแล้วมันคือเมตร นั่นคือค่านี้คำนวณเป็น m/s ฟิสิกส์อธิบายเช่นนี้: ปรากฏการณ์ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แน่นอน (คงที่)
วัสดุที่เกี่ยวข้อง:
เอราทอสเทนีสและเส้นรอบวงของโลก
เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้น ลองดูตัวอย่างต่อไปนี้ นักปั่นจักรยานเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 20 กม./ชม. เขาต้องการไล่ตามคนขับรถยนต์ที่มีความเร็ว 25 กม./ชม. ถ้าคุณคำนวณ รถจะเดินทางได้เร็วกว่านักปั่นจักรยาน 5 กม./ชม. ด้วยรังสีของแสงสิ่งต่าง ๆ ไม่ว่าคนแรกและคนที่สองจะเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน แสงจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่เมื่อเทียบกับพวกเขา
ความเร็วแสงคืออะไร?
เมื่อไม่อยู่ในสุญญากาศ แสงจะได้รับผลกระทบจากสภาวะต่างๆ สารที่รังสีทะลุผ่าน ได้แก่ หากไม่มีออกซิเจนเข้าถึง จำนวนเมตรต่อวินาทีไม่เปลี่ยนแปลง ในสภาพแวดล้อมที่มีการเข้าถึงอากาศ ค่าจะเปลี่ยนไป
แสงเดินทางผ่านได้ช้าลง วัสดุต่างๆเช่น แก้ว น้ำ และอากาศ ปรากฏการณ์เหล่านี้ได้รับดัชนีการหักเหของแสงเพื่ออธิบายว่าปรากฏการณ์เหล่านี้ทำให้การเคลื่อนที่ของแสงช้าลงมากเพียงใด แก้วมีดัชนีการหักเหของแสง 1.5 ซึ่งหมายความว่าแสงส่องผ่านด้วยความเร็วประมาณ 200,000 กิโลเมตรต่อวินาที ดัชนีการหักเหของแสงของน้ำคือ 1.3 ในขณะที่ดัชนีการหักเหของอากาศมากกว่า 1 เล็กน้อย ซึ่งหมายความว่าอากาศทำให้แสงช้าลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
วัสดุที่เกี่ยวข้อง:
โลกเคลื่อนที่รอบแกนของมันและดวงอาทิตย์ด้วยความเร็วเท่าใด
ดังนั้นหลังจากผ่านอากาศหรือของเหลว ความเร็วจะช้าลงจนน้อยกว่าในสุญญากาศ ตัวอย่างเช่น ในแหล่งน้ำต่างๆ ความเร็วการเคลื่อนที่ของรังสีคือ 0.75 ของความเร็วในอวกาศ นอกจากนี้ที่ความดันมาตรฐาน 1.01 บาร์ ตัวบ่งชี้จะช้าลง 1.5-2% นั่นคือภายใต้สภาวะภาคพื้นดิน ความเร็วแสงจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม
ปรากฏการณ์นี้ถูกประดิษฐ์ขึ้นเพื่อ แนวคิดพิเศษ- การหักเห นั่นก็คือการหักเหของแสง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการประดิษฐ์ต่างๆ ตัวอย่างเช่น ตัวหักเหคือกล้องโทรทรรศน์ที่มีระบบการมองเห็น นอกจากนี้ยังใช้ในการสร้างกล้องส่องทางไกลและอุปกรณ์อื่น ๆ ซึ่งสาระสำคัญคือการใช้เลนส์
กล้องโทรทรรศน์หักเห - แผนภาพ โดยทั่วไปแล้ว ลำแสงจะไวต่อการหักเหน้อยที่สุดเมื่อผ่านอากาศธรรมดา เมื่อผ่านกระจกแสงที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษจะมีความเร็วประมาณ 195,000 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งน้อยกว่าค่าคงที่เกือบ 105 กม./วินาที
ค่าความเร็วแสงที่แม่นยำที่สุด
ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา นักฟิสิกส์ได้สั่งสมประสบการณ์ในการค้นคว้าความเร็วของรังสีแสง ปัจจุบันค่าความเร็วแสงที่แม่นยำที่สุดคือ 299,792 กิโลเมตรต่อวินาที- ค่าคงที่นี้ก่อตั้งขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2476 ตัวเลขนี้ยังคงมีความเกี่ยวข้องในปัจจุบัน
อย่างไรก็ตาม ความยากลำบากในเวลาต่อมาก็เกิดขึ้นเมื่อกำหนดตัวบ่งชี้ เนื่องจากข้อผิดพลาดในการวัดมิเตอร์ ตอนนี้ค่าของมิเตอร์ขึ้นอยู่กับความเร็วแสงโดยตรง เท่ากับระยะทางที่รังสีเดินทางในจำนวนวินาทีที่กำหนด - 1/ความเร็วแสง
วัสดุที่เกี่ยวข้อง:
เราจะศึกษาดวงอาทิตย์ได้อย่างไร?
ความเร็วแสงในสุญญากาศเป็นเท่าใด?
เนื่องจากแสงในสุญญากาศไม่ได้รับผลกระทบจากสภาวะต่างๆ ความเร็วจึงไม่เปลี่ยนแปลงมากเท่ากับบนโลก ความเร็วแสงในสุญญากาศคือ 299,792 กิโลเมตรต่อวินาที- ตัวเลขนี้คือขีดจำกัด เชื่อกันว่าไม่มีสิ่งใดในโลกที่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่า แม้แต่วัตถุในจักรวาลที่เคลื่อนที่ค่อนข้างเร็วก็ตาม
ตัวอย่างเช่น เครื่องบินรบ Boeing X-43 ซึ่งเกินความเร็วเสียงเกือบ 10 เท่า (มากกว่า 11,000 กม./ชม.) บินช้ากว่าลำแสง อย่างหลังเคลื่อนที่เร็วกว่า 96,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง
ความเร็วแสงวัดได้อย่างไร?
นักวิทยาศาสตร์กลุ่มแรกพยายามวัดค่านี้ มีการใช้วิธีการต่างๆ ในสมัยโบราณ ผู้คนในแวดวงวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามันไม่มีที่สิ้นสุด ดังนั้นจึงไม่สามารถวัดได้ ความคิดเห็นนี้ยังคงอยู่มาเป็นเวลานานจนถึงศตวรรษที่ 16-17 ในเวลานั้น นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ปรากฏตัวขึ้นโดยแนะนำว่าลำแสงมีจุดสิ้นสุดและสามารถวัดความเร็วได้
Olaf Roemer นักดาราศาสตร์ชื่อดังชาวเดนมาร์กได้นำความรู้เกี่ยวกับความเร็วแสงไปสู่อีกระดับหนึ่ง เขาสังเกตเห็นว่าคราสของดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีมาสาย ไม่มีใครสนใจเรื่องนี้มาก่อน เขาจึงตัดสินใจคำนวณความเร็ว
ฟิสิกส์
หลักการของฮอยเกนส์ กฎการหักเหและการสะท้อนของแสง การกระจายแสง
ธรรมชาติของคลื่นแสงและหลักการของไฮเกนส์- คำจำกัดความ:
- หน้าคลื่นคือพื้นผิวที่เชื่อมต่อทุกจุดของคลื่นที่อยู่ในเฟสเดียวกัน (เช่น จุดทุกจุดของคลื่นที่อยู่ในสถานะการสั่นเดียวกันในเวลาเดียวกัน)
- Ray - เส้นตั้งฉากกับหน้าคลื่นในแต่ละจุดและระบุทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น
- คลื่นระนาบคือคลื่นที่มีส่วนหน้าของคลื่นเป็นระนาบที่เคลื่อนที่ในอวกาศด้วยความเร็วของคลื่น
- สำหรับคลื่นทรงกลม หน้าคลื่นคือทรงกลมที่มีรัศมี R = โวลต์, ที่ไหน โวลต์- ความเร็วคลื่น
ตามหลักการนี้ เป็นเรื่องง่ายที่จะพิสูจน์ว่ารังสีของแสงแพร่กระจายเป็นเส้นตรงในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกัน
การสะท้อนของแสงตามทฤษฎีคลื่นปล่อยให้คลื่นระนาบตกลงมาในมุมหนึ่ง กลงบนพื้นผิวสะท้อนแสง ตามแบบแผน มุมตกกระทบ (รวมถึงมุมสะท้อนและการหักเหของแสง) จะถูกวัดจากมุมปกติไปยังพื้นผิว ณ จุดตกกระทบ
1. รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นตั้งฉากที่พื้นผิว ณ จุดเกิดเหตุอยู่ในระนาบเดียวกัน
2. มุมตกกระทบ กเท่ากับมุมสะท้อน ก.
ความเร็วแสงในสุญญากาศและในตัวกลางความเร็วแสงในตัวกลางน้อยกว่าความเร็วแสงในสุญญากาศ แสดงว่าอยู่ในสุญญากาศ
ที่ไหน อี 0และ ม. 0- ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกและแม่เหล็ก หากแสงแพร่กระจายในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริก จและการซึมผ่านของแม่เหล็ก มแล้วความเร็วแสงในตัวกลางดังกล่าว
(2.1)
ที่ไหน n > 1 - ดัชนีการหักเหสัมบูรณ์ของตัวกลาง- โดยทั่วไป ความเร็วแสงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลาง อุณหภูมิ และความยาวคลื่นของแสง โดยปกติแล้ว ยิ่งความยาวคลื่นของแสงยาวเท่าไร แสงก็จะเดินทางในตัวกลางที่กำหนดได้เร็วขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ ความเร็วของการแพร่กระจายของแสงสีแดงนั้นมากกว่าความเร็วของแสงสีม่วง
ดัชนีการหักเหสัมพัทธ์ของตัวกลางตัวหนึ่ง 1 เทียบกับตัวกลางอีกตัว 2 คืออัตราส่วนของความเร็วของการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางสองตัว:
ตัวกลางที่มีดัชนีการหักเหของแสงสูงเรียกว่า ตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากขึ้นทางแสงโดยมีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่า - ตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าทางสายตา.
การหักเหของแสงตามทฤษฎีคลื่น- กฎการหักเหของแสงเมื่อผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปอีกตัวหนึ่งด้วยดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างกันถูกค้นพบโดย Snell ในปี 1620 และกล่าวถึงครั้งแรกในผลงานของ R. Descartes กฎนี้สามารถหาได้โดยใช้หลักการของฮอยเกนส์
ปล่อยให้คลื่นแสงเครื่องบินตกเป็นมุม กที่จุดเชื่อมต่อระหว่างสื่อทั้งสองที่มีความเร็วการแพร่กระจายของแสงต่างกัน สูตรต่อไปนี้เป็นจริงสำหรับมุมตกกระทบและรังสีหักเห:
(2.2)
การสะท้อนภายในทั้งหมดหากแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางการมองเห็นไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า (เช่น จากใยแก้วไปยังอากาศ) มุมการหักเหของแสงจะมีค่ามากกว่ามุมตกกระทบ เนื่องจากมุมการหักเหไม่สามารถมากไปกว่านี้ได้ หน้า/2ซึ่งสอดคล้องกับมุมตกกระทบ
(มุมสูงสุดของการสะท้อนทั้งหมด)
นั่นคือรังสีทุกดวงที่ตกกระทบบนรอยต่อระหว่างตัวกลางในมุมที่มากกว่า 0จะถูกสะท้อนกลับ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การสะท้อนภายในทั้งหมด.
การกระจายตัวของแสงดัชนีการหักเหของตัวกลางใดๆ จะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของตัวกลางนี้ และขึ้นอยู่กับความถี่ (หรือความยาวคลื่น) ของแสง เช่น n = n(ญ)เรียกว่าปรากฏการณ์การพึ่งพาดัชนีการหักเหของตัวกลางกับความถี่ของแสงที่ส่งผ่าน การกระจายตัว.
ในการกำหนดความเร็ว (ระยะทางที่เดินทาง/เวลาที่ใช้) เราต้องเลือกมาตรฐานระยะทางและเวลา มาตรฐานที่แตกต่างกันอาจให้การวัดความเร็วที่แตกต่างกัน
ความเร็วแสงคงที่หรือไม่?
[อันที่จริง ค่าคงที่ของโครงสร้างละเอียดนั้นขึ้นอยู่กับระดับพลังงาน แต่ในที่นี้ เราหมายถึงขีดจำกัดพลังงานต่ำของมัน]
ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
คำจำกัดความของมาตรในระบบ SI ยังขึ้นอยู่กับสมมติฐานที่ว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพถูกต้อง ความเร็วแสงคงที่ตามสมมุติฐานพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพ สมมุติฐานนี้มีสองแนวคิด:
- ความเร็วแสงไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของผู้สังเกต
- ความเร็วแสงไม่ได้ขึ้นอยู่กับพิกัดของเวลาและพื้นที่
แนวคิดที่ว่าความเร็วแสงไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วของผู้สังเกตนั้นขัดกับสัญชาตญาณ บางคนไม่สามารถเห็นด้วยด้วยซ้ำว่าแนวคิดนี้มีเหตุผล ในปี 1905 ไอน์สไตน์แสดงให้เห็นว่าแนวคิดนี้ถูกต้องตามหลักเหตุผล หากเราละทิ้งสมมติฐานเกี่ยวกับธรรมชาติอันสัมบูรณ์ของอวกาศและเวลา
เชื่อกันว่าในปี พ.ศ. 2422 แสงจะต้องเดินทางผ่านตัวกลางในอวกาศ เช่นเดียวกับที่เสียงเดินทางผ่านอากาศและสสารอื่นๆ มิเชลสันและมอร์ลีย์ได้ทำการทดลองตรวจจับอีเธอร์โดยสังเกตการเปลี่ยนแปลงของความเร็วแสงเมื่อทิศทางการเคลื่อนที่ของโลกสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงตลอดทั้งปี พวกเขาต้องประหลาดใจเมื่อตรวจไม่พบการเปลี่ยนแปลงของความเร็วแสง
ความฝันที่แปลกประหลาด
ความเร็วแสงคือระยะทางที่แสงเดินทางต่อหน่วยเวลา ค่านี้ขึ้นอยู่กับสารที่แสงแพร่กระจาย ในสุญญากาศ ความเร็วแสงคือ 299,792,458 m/s นี่คือความเร็วสูงสุดที่สามารถทำได้ เมื่อแก้ไขปัญหาที่ไม่ต้องการความแม่นยำเป็นพิเศษ ค่านี้จะเท่ากับ 300,000,000 ม./วินาที สันนิษฐานว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทุกประเภทแพร่กระจายในสุญญากาศด้วยความเร็วแสง: คลื่นวิทยุ, รังสีอินฟราเรด, แสงที่มองเห็น, รังสีอัลตราไวโอเลต, รังสีเอกซ์, รังสีแกมมา มันถูกกำหนดด้วยตัวอักษร .
กับ
ความเร็วแสงถูกกำหนดอย่างไร?
ในสมัยโบราณ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าความเร็วแสงนั้นไม่มีที่สิ้นสุด ต่อมาการอภิปรายในประเด็นนี้เริ่มขึ้นในหมู่นักวิทยาศาสตร์ Kepler, Descartes และ Fermat เห็นด้วยกับความคิดเห็นของนักวิทยาศาสตร์โบราณ และกาลิเลโอและฮุกเชื่อว่าแม้ความเร็วแสงจะสูงมาก แต่ก็ยังมีค่าที่จำกัดอยู่
หนึ่งในคนกลุ่มแรกๆ ที่พยายามวัดความเร็วแสงคือนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี กาลิเลโอ กาลิเลอี ในระหว่างการทดลอง เขาและผู้ช่วยอยู่บนเนินเขาคนละแห่ง กาลิเลโอเปิดชัตเตอร์บนตะเกียงของเขา ในขณะที่ผู้ช่วยเห็นแสงนี้ เขาก็ต้องทำแบบเดียวกันกับตะเกียงของเขา เวลาที่แสงเดินทางจากกาลิเลโอไปหาผู้ช่วยและด้านหลังนั้นสั้นมากจนกาลิเลโอตระหนักว่าความเร็วแสงสูงมาก และเป็นไปไม่ได้ที่จะวัดในระยะทางสั้น ๆ เช่นนี้ เนื่องจากแสงเดินทางเกือบ ทันที และเวลาที่เขาบันทึกจะแสดงเฉพาะความเร็วของปฏิกิริยาของบุคคลเท่านั้น
ความเร็วแสงถูกกำหนดครั้งแรกในปี 1676 โดยนักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Olaf Roemer โดยใช้ระยะทางทางดาราศาสตร์ ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์เพื่อสังเกตสุริยุปราคาของดวงจันทร์ Io ของดาวพฤหัส เขาค้นพบว่าในขณะที่โลกเคลื่อนตัวออกห่างจากดาวพฤหัส แต่ละคราสต่อมาจะเกิดขึ้นช้ากว่าที่คำนวณไว้ ความล่าช้าสูงสุดเมื่อโลกเคลื่อนไปยังอีกฟากหนึ่งของดวงอาทิตย์และเคลื่อนออกจากดาวพฤหัสบดีในระยะทางเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของวงโคจรของโลกคือ 22 ชั่วโมง แม้ว่าในเวลานั้นจะไม่ทราบเส้นผ่านศูนย์กลางที่แน่นอนของโลก แต่นักวิทยาศาสตร์ก็หารค่าโดยประมาณของมันด้วย 22 ชั่วโมง และได้ค่าประมาณ 220,000 กิโลเมตรต่อวินาที
โอลาฟ โรเมอร์
ผลลัพธ์ที่ได้รับจาก Roemer ทำให้เกิดความไม่ไว้วางใจในหมู่นักวิทยาศาสตร์ แต่ในปี ค.ศ. 1849 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Armand Hippolyte Louis Fizeau วัดความเร็วแสงโดยใช้วิธีหมุนชัตเตอร์ ในการทดลองของเขา แสงจากแหล่งกำเนิดส่องผ่านระหว่างฟันของล้อที่กำลังหมุนและส่องไปยังกระจกโดยตรง สะท้อนจากเขาเขาก็กลับมา ความเร็วในการหมุนของล้อเพิ่มขึ้น เมื่อถึงค่าที่กำหนด ลำแสงที่สะท้อนจากกระจกก็ถูกเลื่อนออกไปด้วยฟันที่กำลังเคลื่อนที่ และผู้สังเกตการณ์ไม่เห็นอะไรเลยในขณะนั้น
ประสบการณ์ของฟิโซ
ฟิโซคำนวณความเร็วแสงได้ดังนี้ แสงสว่างนั้นไปตามทางของมัน ล จากวงล้อถึงกระจกในเวลาเท่ากัน เสื้อ 1 = 2 ลิตร/ค - เวลาที่ล้อหมุน 1/2 ช่องคือ เสื้อ 2 = T/2N , ที่ไหน ต - ระยะเวลาการหมุนล้อ เอ็น - จำนวนฟัน ความเร็วในการหมุน โวลต์ = 1/T - ช่วงเวลาที่ผู้สังเกตไม่เห็นแสงเกิดขึ้นเมื่อใด เสื้อ 1 = เสื้อ 2 - จากที่นี่เราจะได้สูตรกำหนดความเร็วแสง:
ค = 4LNv
หลังจากทำการคำนวณโดยใช้สูตรนี้แล้ว Fizeau ก็ตัดสินใจว่า ในสุญญากาศ ความเร็วแสงคือ 299,792,458 m/s นี่คือความเร็วสูงสุดที่สามารถทำได้ เมื่อแก้ไขปัญหาที่ไม่ต้องการความแม่นยำเป็นพิเศษ ค่านี้จะเท่ากับ 300,000,000 ม./วินาที สันนิษฐานว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทุกประเภทแพร่กระจายในสุญญากาศด้วยความเร็วแสง: คลื่นวิทยุ, รังสีอินฟราเรด, แสงที่มองเห็น, รังสีอัลตราไวโอเลต, รังสีเอกซ์, รังสีแกมมา มันถูกกำหนดด้วยตัวอักษร = 313,000,000 เมตรต่อวินาที ผลลัพธ์นี้แม่นยำยิ่งขึ้นมาก
อาร์ม็อง ฮิปโปลีต์ หลุยส์ ฟิโซ
ในปี ค.ศ. 1838 นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส โดมินิก ฟรองซัวส์ ฌอง อาราโก เสนอให้ใช้วิธีกระจกหมุนเพื่อคำนวณความเร็วแสง แนวคิดนี้นำไปปฏิบัติโดยนักฟิสิกส์ ช่างกล และนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ฌอง แบร์นาร์ด ลีออน ฟูโกต์ ซึ่งในปี พ.ศ. 2405 ได้ค่าความเร็วแสง (298,000,000±500,000) เมตร/วินาที
โดมินิก ฟรองซัวส์ ฌอง อาราโก
ในปี พ.ศ. 2434 ผลลัพธ์ของนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน ไซมอน นิวคอมบ์ ปรากฏว่ามีลำดับความสำคัญที่แม่นยำมากกว่าผลลัพธ์ของฟูโกต์ อันเป็นผลมาจากการคำนวณของเขา ในสุญญากาศ ความเร็วแสงคือ 299,792,458 m/s นี่คือความเร็วสูงสุดที่สามารถทำได้ เมื่อแก้ไขปัญหาที่ไม่ต้องการความแม่นยำเป็นพิเศษ ค่านี้จะเท่ากับ 300,000,000 ม./วินาที สันนิษฐานว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทุกประเภทแพร่กระจายในสุญญากาศด้วยความเร็วแสง: คลื่นวิทยุ, รังสีอินฟราเรด, แสงที่มองเห็น, รังสีอัลตราไวโอเลต, รังสีเอกซ์, รังสีแกมมา มันถูกกำหนดด้วยตัวอักษร = (99,810,000±50,000) ม./วินาที
การวิจัยโดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน อัลเบิร์ต อับราฮัม มิเชลสัน ซึ่งใช้การตั้งค่าที่มีกระจกแปดเหลี่ยมหมุนได้ ทำให้สามารถกำหนดความเร็วแสงได้แม่นยำยิ่งขึ้น ในปี พ.ศ. 2469 นักวิทยาศาสตร์ได้วัดเวลาที่แสงเดินทางเป็นระยะทางระหว่างยอดเขาสองลูกซึ่งเท่ากับ 35.4 กม. และได้ ในสุญญากาศ ความเร็วแสงคือ 299,792,458 m/s นี่คือความเร็วสูงสุดที่สามารถทำได้ เมื่อแก้ไขปัญหาที่ไม่ต้องการความแม่นยำเป็นพิเศษ ค่านี้จะเท่ากับ 300,000,000 ม./วินาที สันนิษฐานว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทุกประเภทแพร่กระจายในสุญญากาศด้วยความเร็วแสง: คลื่นวิทยุ, รังสีอินฟราเรด, แสงที่มองเห็น, รังสีอัลตราไวโอเลต, รังสีเอกซ์, รังสีแกมมา มันถูกกำหนดด้วยตัวอักษร = (299,796,000±4,000) ม./วินาที
การวัดที่แม่นยำที่สุดดำเนินการในปี พ.ศ. 2518 ในปีเดียวกัน ที่ประชุมใหญ่ว่าด้วยน้ำหนักและการวัดแนะนำให้พิจารณาความเร็วแสงเท่ากับ 299,792,458 ± 1.2 เมตร/วินาที
ความเร็วแสงขึ้นอยู่กับอะไร?
ความเร็วแสงในสุญญากาศไม่ได้ขึ้นอยู่กับกรอบอ้างอิงหรือตำแหน่งของผู้สังเกต มันคงที่ เท่ากับ 299,792,458 ± 1.2 เมตร/วินาที แต่ในสื่อโปร่งใสต่างๆ ความเร็วนี้จะต่ำกว่าความเร็วในสุญญากาศ สื่อโปร่งใสใด ๆ มีความหนาแน่นของแสง และยิ่งสูงเท่าไร ความเร็วของแสงก็จะยิ่งช้าลงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ความเร็วแสงในอากาศสูงกว่าความเร็วในน้ำ และในแก้วแสงบริสุทธิ์ก็ต่ำกว่าในน้ำ
หากแสงเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากขึ้น ความเร็วของแสงจะลดลง และหากการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปเป็นตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ความเร็วก็จะเพิ่มขึ้นในทางตรงกันข้าม สิ่งนี้อธิบายว่าทำไมลำแสงจึงเบนไปที่ขอบเขตการเปลี่ยนแปลงระหว่างสื่อทั้งสอง