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광속의 측정

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광속의 측정을 처음 시도한 사람은 갈릴레오 갈릴레이였다. 갈릴레오와 그의 조수는 각각 등불과 덮개를 갖고 1km 떨어진 언덕 위로 올라갔다. 갈릴레오는 빛이 두 사람 사이를 왕복하는 데 걸리는 시간을 측정하려고 했다. 갈릴레오가 등불의 덮개를 열면 그의 조수는 그 불빛을 보는 순간 자기 등불의 덮개를 연다. 갈릴레오는 등불의 덮개를 연 후에 조수의 등불로부터 오는 빛을 볼 때까지의 시간을 측정하면 광속을 계산할 수 있을 것이라고 생각했다. 그러나 빛의 속도는 사람의 빛에 대한 반응시간에 비해 훨씬 빠르기 때문에 광속은 측정할 수 없었다.

광속의 크기가 유한하다는 것은 목성의 한 위성(Io : 평균주기 42.5시간) 주기에 대한 천문관측으로부터 처음으로 입증되었다. 1675년 덴마크의 천문학자 O.뢰메르는 목성의 위성주기를 정밀하게 측정하여 그 주기가 지구와 목성의 상대적인 운동에 따라 달라진다는 것을 알았다. 이러한 차이는 지구와 목성 사이의 거리가 변하여 생기는 것으로서 광속이 유한하기 때문이라고 했다. 뢰메르가 측정한 값은 2.1×108m/s였다.

1849년 프랑스의 물리학자 A.H.L.피조는 천문학적이 아닌 방법을 사용하여 처음으로 광속을 측정했다. 피조는 광원으로부터 나온 빛이 톱니바퀴의 틈을 통과한 다음 8.9km 떨어진 곳에 있는 거울에서 반사되어 다시 톱니바퀴의 틈으로 돌아오도록 장치하고 톱니바퀴의 각속도를 조정함으로써 광속을 측정했다. 그의 측정값은 3.153×108m/s이며, 그의 장치는 J.B.L. 푸코에 의해 톱니바퀴 대신 회전거울이 사용됨으로써 측정법은 많이 개선되었으며 광속은 2.98×108m/s로 측정되었다. 또한 푸코는 1850년에 물속에서의 광속은 공기 중에서의 광속보다 느리다는 것을 알았는데 이 결과는 빛의 입자설에 모순되는 것이었다. 1880~1930년 사이에 미국의 물리학자 A.A.마이컬슨은 이러한 방법에 의해서 광속을 보다 정밀하게 측정했다.

다른 방법으로 광속을 결정하는 방법은 빛이 전자기파의 일종이라는 사실에 근거를 두고 있다. 광속은 진공 중의 유전율 ε0과 진공 중의 투자율 μ0의 곱의 제곱근의 역수와 같다. 즉 수식이다. 현재 사용하고 있는 광속의 값은 진공 중에서의 값인 c=299,792,458m/s이다.

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