麥克爾遜與光速測定

(一)簡介　

        邁克爾遜(A.A.Michelson,1852-1931)是美國物理學家，他對光速的測定作出了突出的貢獻，也是第一位獲得諾貝爾獎的美國人，在實驗研究方面天賦極高,自 1878 年開始，一直在研究光速的測定，他不但是物理學家，更是舉世最傑出的量度學及太空物理學方面的精密的測量專家。

(二)一生的研究　

1. 1878 年以十元美金製造了一只旋轉鏡，改善了傅柯(Foucault)測光速的缺點，他用比別人簡單的方法，得到比別人精確的結果，受到當時赫赫有名的美國科學家紐康姆(S.Newcomb)的賞識。
2. 1880 年受紐康姆的幫助獲取了去歐洲學習的機會，在柏林他發明了干涉儀。
3. 1882 年繼續測量光速得到如下公式：
   
                                C=(2.99853±0.00060)×10⁸ 米/秒
   
   這個測量值後來被公認為國際標準延續下去用了四十餘年。
4. 1882-1923 年他用自己的干涉儀為巴黎國際度量衡局校驗米原器，他刻製繞射光柵，發明階梯光譜儀，建立星體干涉儀等。
5. 1923 年他已 72 歲高齡了，採用旋轉八面稜鏡切斷光路的方法測光速。
6. 1924-1927 年先後進行 5 次實驗，分別用八面、十二面、十六面的玻璃稜鏡和八面、十二面的殷鋼稜鏡，所得結果都驚人的一致的如下公式：
   
                                C=(2.99796±0.00040) ×108 米/秒
7. 1928 年他決定在真空中進行光速測量。直到他瀕臨垂危時仍念念不忘光速最後的測定值，實在令人景仰不愧是光學大師。

(三)重要研究

1. 發明干涉儀
2. 邁克爾遜-莫利實驗
   
   目的：驗證與光波動理論有關的各種現象，利用干涉儀偵測出因地球相對於以太的運動所造成光波視速度的差異。
   
   結果：測出光速為一定值，表示無 "以太" 存在，與當時的看法衝突，因此放棄了這一個研究，沒想到他一生最鬱卒的實驗結果，竟是愛因斯坦的相對論的最好證據。
3. 最大成就-測定光速
   邁克爾遜在 1925-1927 年間在相隔約 35 公里的兩座山間測光速，一對凹面鏡架設在兩山之嶺，光束從威爾遜山發出又經聖安東尼奧山區返回，這是一場規模宏偉的實驗項目，結果的可靠性關鍵在於兩個基準點之間的距離----基線是否精確，邁克爾遜請求美國海岸與大地測量局協助，這是大地測量史上從未有過的精確度，也是美國海岸與大地測量局引以為傲的一項成果。旋轉棱鏡是整個裝置的心臟，除了殷鋼稜鏡外，他還做了玻璃稜鏡，有八面，十二面及十六面體，從1924年到1927年初，先後做了五屆實驗得到如下結果:
                              光速 C=(2.99796±0.00040) ×10⁸ 米/秒
4. 比現今光速值僅大 4000 米/秒，那個時代沒有激光源，沒有高反射鏡，沒有靈敏的光電倍增管，邁克爾遜在這個條件下，卻用純光學的方法使光速的測量水平達到非常精確的地步，這一切不得不歸功於他高明的實驗方法和精湛的工藝技巧。

(四)麥克爾遜的話

        如果一位詩人同時也是物理學家的話，他或許能向別人表達這門學科激起的樂趣，滿足以及近於崇敬的情懷，我承認這門學科的美學內容對我無論如何也不是最缺乏吸引力的，特別是在研究光的這部門中，我感受到了她的魅力。

(五)紐康姆的來信

        你用極簡單的裝置得到了如此大的偏角(偏角大，位移就大)，我看是一個勝利，為此應向你衷心祝賀，據我所知，這是大西洋這邊首次做出的這一類實際實驗。