Kecepatan cahaya c dalam ruang hampa tidak diukur. Ini memiliki nilai tetap yang tepat dalam unit standar. Menurut kesepakatan internasional tahun 1983, meter diartikan sebagai panjang jalur yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa dalam waktu 1/299792458 detik. Kecepatan cahaya tepat 299.792.458 m / s. Satu inci didefinisikan sebagai 2,54 sentimeter. Oleh karena itu, dalam satuan non-metrik, kecepatan cahaya juga memiliki nilai yang pasti. Definisi seperti itu masuk akal hanya karena kecepatan cahaya dalam ruang hampa konstan, dan fakta ini harus dikonfirmasi secara eksperimental (lihat Apakah kecepatan cahaya konstan?). Juga perlu secara eksperimental menentukan kecepatan cahaya di media seperti air dan udara.
Hingga abad ketujuh belas, diyakini bahwa cahaya menyebar secara instan. Hal tersebut dikonfirmasi oleh pengamatan gerhana bulan. Pada kecepatan cahaya yang terbatas, seharusnya ada penundaan antara posisi Bumi relatif terhadap Bulan dan posisi bayangan Bumi di permukaan Bulan, tetapi penundaan tersebut tidak ditemukan. Kita sekarang tahu bahwa kecepatan cahaya terlalu cepat untuk mengalami penundaan. Galileo meragukan kecepatan cahaya yang tak terhingga. Dia mengusulkan cara untuk mengukurnya dengan menutup dan membuka lentera beberapa mil jauhnya. Tidak diketahui apakah dia mencoba eksperimen semacam itu, tetapi karena kecepatan cahaya yang sangat tinggi, pengukuran tersebut tidak berhasil.
Pengukuran c pertama yang berhasil dilakukan oleh Olaf Roemer pada tahun 1676. Dia memperhatikan bahwa waktu antara gerhana satelit Jupiter lebih pendek ketika jarak dari Bumi ke Jupiter berkurang, dan lebih lama ketika jarak ini bertambah. Dia menyadari bahwa ini disebabkan oleh perubahan waktu yang dibutuhkan cahaya untuk melakukan perjalanan dari Jupiter ke Bumi karena jarak di antara mereka berubah. Ia menghitung bahwa kecepatan cahaya adalah 214.000 km / s. Ketidakakuratan ini disebabkan oleh fakta bahwa jarak antar planet pada saat itu belum ditentukan dengan baik.
Pada tahun 1728, James Bradley memperkirakan besarnya kecepatan cahaya dengan mengamati aberasi bintang (perubahan posisi bintang yang tampak akibat pergerakan Bumi mengelilingi Matahari). Dia mengamati salah satu bintang di konstelasi Draco, dan menemukan bahwa posisinya yang terlihat berubah sepanjang tahun. Efek ini berfungsi untuk semua bintang, berbeda dengan paralaks, yang lebih terlihat untuk bintang terdekat. Aberasi mirip dengan efek gerak pada sudut datangnya tetesan hujan. Jika Anda berdiri dan tidak ada angin, maka tetesan jatuh secara vertikal di kepala Anda. Jika Anda berlari, ternyata hujan turun secara miring dan menerpa wajah Anda. Bradley mengukur sudut ini untuk cahaya bintang. Mengetahui kecepatan pergerakan Bumi mengelilingi Matahari, dia menentukan bahwa kecepatan cahaya adalah 301.000 km / s.
Pengukuran c pertama di Bumi dilakukan oleh Armand Fizeau pada tahun 1849. Dia menggunakan pantulan cahaya dari cermin sejauh 8 km. Seberkas cahaya melewati celah antara gigi roda yang berputar cepat. Kecepatan rotasi ditingkatkan hingga berkas yang dipantulkan terlihat di celah berikutnya. Nilai yang dihitung dari c ternyata 315.000 km / s. Setahun kemudian, Leon Foucault memperbaiki metode ini menggunakan cermin berputar dan memperoleh nilai yang jauh lebih akurat yaitu 298.000 km / s. Metode yang ditingkatkan cukup akurat untuk menentukan bahwa kecepatan cahaya di air lebih lambat daripada di udara.
Setelah Maxwell mempublikasikan teori elektromagnetisme, menjadi mungkin untuk menentukan kecepatan cahaya secara tidak langsung dari nilai permeabilitas magnet dan listrik. Weber dan Kohlrausch adalah orang pertama yang melakukan ini pada tahun 1857. Pada 1907, Rose dan Dorsey melaju 299.788 km / s dengan cara yang sama. Pada saat itu, ini adalah nilai yang paling akurat.
Selanjutnya, tindakan tambahan diterapkan untuk meningkatkan akurasi. Misalnya, indeks bias cahaya di udara diperhitungkan. Pada tahun 1958, Froome memperoleh nilai 299792,5 km / s menggunakan interferometer gelombang mikro dan penutup elektro-optik Kerr. Setelah tahun 1970, pengukuran yang lebih tepat menjadi mungkin dengan penggunaan laser yang sangat stabil dan jam cesium presisi. Sampai saat itu, akurasi meteran standar lebih tinggi daripada akurasi pengukuran kecepatan cahaya. Dan sekarang kecepatan cahaya dikenal dengan akurasi plus atau minus 1 m / s. Sekarang lebih praktis menggunakan kecepatan cahaya dalam menentukan meteran. Standar jarak 1 meter sekarang ditentukan dengan menggunakan jam atom dan laser.
Tabel tersebut menunjukkan tahapan utama dalam mengukur kecepatan cahaya (Froome dan Essen):
Video promosi:
| tanggal | Penulis | metode | km / dtk | Kesalahan |
|---|---|---|---|---|
| 1676 | Olaus Roemer | Bulan Jupiter | 214,000 | |
| 1726 | James bradley | Penyimpangan bintang | 301.000 | |
| 1849 | Armand fizeau | Gigi | 315.000 | |
| 1862 | Leon foucault | Cermin berputar | 298.000 | ± 500 |
| 1879 | Albert michelson | Cermin berputar | 299.910 | ± 50 |
| 1907 | Rosa, Dorsay | Konstanta EM | 299 788 | ± 30 |
| 1926 | Albert michelson | Cermin berputar | 299 796 | ± 4 |
| 1947 | Essen, Gorden-Smith | Resonan resonator | 299 792 | ± 3 |
| 1958 | KDFroome | Interferometer radio | 299 792.5 | ± 0,1 |
| 1973 | Evanson dkk | Interferometer laser | 299 792,4574 | ± 0,001 |
| 1983 | CGPM | Nilai yang diterima | 299 792.458 | 0 |
