De lichtsnelheid c in vacuüm wordt niet gemeten. Het heeft een exacte vaste waarde in standaardeenheden. Volgens de internationale overeenkomst van 1983 wordt een meter gedefinieerd als de lengte van het pad dat door licht in een vacuüm wordt afgelegd in een tijd van 1/299792458 seconden. De lichtsnelheid is precies 299.792.458 m / s. Een inch wordt gedefinieerd als 2,54 centimeter. Daarom heeft in niet-metrische eenheden de lichtsnelheid ook een exacte waarde. Zo'n definitie heeft alleen zin omdat de lichtsnelheid in een vacuüm constant is, en dit feit moet experimenteel worden bevestigd (zie Is de lichtsnelheid constant?). Het is ook nodig om experimenteel de lichtsnelheid te bepalen in media zoals water en lucht.
Tot de zeventiende eeuw dacht men dat licht zich onmiddellijk verspreidde. Dit werd bevestigd door waarnemingen van de maansverduistering. Bij een eindige lichtsnelheid zou er een vertraging moeten zijn tussen de positie van de aarde ten opzichte van de maan en de positie van de schaduw van de aarde op het oppervlak van de maan, maar zo'n vertraging werd niet gevonden. We weten nu dat de lichtsnelheid te hoog is om een vertraging op te merken. Galileo twijfelde aan de oneindigheid van de lichtsnelheid. Hij stelde een manier voor om het te meten door een lantaarn enkele kilometers verderop te sluiten en te openen. Het is niet bekend of hij een dergelijk experiment heeft geprobeerd, maar door de zeer hoge lichtsnelheid kon de meting niet slagen.
De eerste succesvolle meting van c werd gedaan door Olaf Roemer in 1676. Hij merkte op dat de tijd tussen verduisteringen van de satellieten van Jupiter korter is als de afstand van de aarde tot Jupiter afneemt, en langer als deze afstand groter wordt. Hij realiseerde zich dat dit komt door een verandering in de tijd die het licht nodig heeft om van Jupiter naar de aarde te reizen naarmate de afstand tussen hen verandert. Hij berekende dat de lichtsnelheid 214.000 km / s is. De onnauwkeurigheid is te wijten aan het feit dat de afstanden tussen de planeten op dat moment nog niet goed gedefinieerd waren.
In 1728 schatte James Bradley de grootte van de lichtsnelheid door de aberratie van sterren te observeren (een verandering in de schijnbare positie van een ster veroorzaakt door de beweging van de aarde rond de zon). Hij observeerde een van de sterren in het sterrenbeeld Draco en ontdekte dat zijn schijnbare positie gedurende het jaar verandert. Dit effect werkt voor alle sterren, in tegenstelling tot parallax, wat meer merkbaar is voor nabije sterren. Aberratie is vergelijkbaar met het effect van beweging op de invalshoek van regendruppels. Als je staat en er is geen wind, dan vallen druppels verticaal op je hoofd. Als je rent, blijkt dat de regen schuin komt en je gezicht raakt. Bradley heeft deze hoek gemeten voor sterrenlicht. Hij kende de snelheid van de beweging van de aarde rond de zon en stelde vast dat de lichtsnelheid 301.000 km / s is.
De eerste meting van c op aarde werd gedaan door Armand Fizeau in 1849. Hij gebruikte de weerkaatsing van licht van een spiegel op 8 km afstand. Een lichtstraal ging door een opening tussen de tanden van een snel draaiend wiel. De rotatiesnelheid werd verhoogd totdat de gereflecteerde straal zichtbaar werd in de volgende opening. De berekende waarde van c bleek 315.000 km / s te zijn. Een jaar later verbeterde Leon Foucault deze methode met behulp van een roterende spiegel en behaalde een veel nauwkeurigere waarde van 298.000 km / s. De verbeterde methode was nauwkeurig genoeg om te bepalen dat de lichtsnelheid in water langzamer is dan in lucht.
Nadat Maxwell zijn theorie van elektromagnetisme had gepubliceerd, werd het mogelijk om de lichtsnelheid indirect te bepalen uit de waarden van de magnetische en elektrische permeabiliteit. Weber en Kohlrausch waren de eersten die dit in 1857 deden. In 1907 haalden Rose en Dorsey op dezelfde manier 299.788 km / s. Dit was destijds de meest nauwkeurige waarde.
Vervolgens werden aanvullende maatregelen genomen om de nauwkeurigheid te verbeteren. Er werd bijvoorbeeld rekening gehouden met de brekingsindex van licht in lucht. In 1958 behaalde Froome een waarde van 299792,5 km / s met behulp van een microgolfinterferometer en een Kerr elektro-optische sluiter. Na 1970 werden nog nauwkeurigere metingen mogelijk met het gebruik van een zeer stabiele spectrumlaser en nauwkeurige cesiumklokken. Tot die tijd was de nauwkeurigheid van de standaardmeter hoger dan de nauwkeurigheid van het meten van de lichtsnelheid. En nu werd de lichtsnelheid bekend met een nauwkeurigheid van plus of min 1 m / s. Het is nu praktischer om de lichtsnelheid te gebruiken bij het bepalen van de meter. De afstandsnorm van 1 meter wordt nu bepaald met een atoomklok en een laser.
De tabel toont de belangrijkste fasen van het meten van de lichtsnelheid (Froome en Essen):
Promotie video:
| datum | Auteurs | Methode | km / s | Fout |
|---|---|---|---|---|
| 1676 | Olaus Roemer | Manen van Jupiter | 214.000 | |
| 1726 | James Bradley | Aberratie van de sterren | 301.000 | |
| 1849 | Armand fizeau | Uitrusting | 315.000 | |
| 1862 | Leon Foucault | Draaibare spiegel | 298.000 | ± 500 |
| 1879 | Albert Michelson | Draaibare spiegel | 299.910 | ± 50 |
| 1907 | Rosa, Dorsay | EM-constanten | 299.788 | ± 30 |
| 1926 | Albert Michelson | Draaibare spiegel | 299.796 | ± 4 |
| 1947 | Essen, Gorden-Smith | Resonante resonator | 299792 | ± 3 |
| 1958 | KDFroome | Radio-interferometer | 299.792,5 | ± 0,1 |
| 1973 | Evanson et al | Laser-interferometer | 299.792.4574 | ± 0,001 |
| 1983 | CGPM | Geaccepteerde waarde | 299.792.458 | 0 |