光速的測量首先在天文學上獲得成功，因為宇宙的廣闊空間為測量光速提供了足夠的距離。早在1676年，丹麥天文學家羅默(1644-1710)首先測量了光速。由於任何周期性的變化過程都可以作為時鐘，他成功地找到了壹個離觀測者非常遠，而且相當精確的“時鐘”。羅默定期利用木星的月食。在他的觀察中，他註意到當地球遠離木星時，兩次連續的衛星日食之間的時間比地球靠近木星時更長。他用光的傳播速度有限來解釋這壹現象。光起源於木星(實際上是木星的衛星)。當地球移向木星時，這個時間更短。因為衛星繞木星運行的周期並不大(約1.75天)，所以在最合適的時間(地球運行到軌道中的兩點(上圖中的A和A’)時(地球的軌道速度約為30 km/s)，上述時間差不會超過15秒。因此，為了獲得可靠性，當時的觀測是全年連續進行的。羅默通過觀察衛星日食的時間變化和地球軌道的直徑來計算光速。因為當時只知道地球軌道的大概半徑，所以計算出的光速只有214300km/s，雖然這個數值與光速的準確值相差甚遠，但卻是光速測量史上的第壹個記錄。後來，人們通過攝影測量木星衛星日食的時間，並以地球軌道半徑測量精度。
2.布拉德利像差法
1728年，英國天文學家布拉德利(1693-1762)采用恒星的像差方法，再次得出光速是壹個有限的物理量的結論。布拉德利觀察地球上的星星時，發現星星的視位置在不斷變化。在壹年之內，所有的星星似乎都在天頂上圍繞著壹個半長軸相等的橢圓。
C=299930公裏/秒
這個值接近實際值。
以上只是天文現象和觀測值對光速的測量，由於當時的條件還不能在實驗室測量光速。
二、測量光速的大地測量法
光速的測量包括測量光傳播的距離和所需的時間。由於光速很大，需要測量很長的距離和很短的時間。大地測量是圍繞如何精確測量距離和時間而設計的各種方法。
1.伽利略測量光速的方法
在物理學發展史上，意大利物理學家伽利略·伽利萊首先提出測量光速。在他的實驗中，兩個相距較遠的觀察者被要求手持壹盞可以關閉的燈，如圖:觀察者A打開燈，經過壹定時間後，光線到達觀察者B，B立即打開自己的燈。過了壹定時間，信號又回到了A，於是A就可以記錄下自己開燈的瞬間。
c=2s/t
伽利略的嘗試沒有成功，因為光速很大，觀測者要有壹定的反應時間。如果用反射器代替B，情況會有所改善，這樣就可以避免觀測者引入的誤差。這個測量原理在後來所有測量光速的實驗方法中保留了很長壹段時間，甚至在現代測量光速的實驗中也是如此。但是，在信號接收和時間測量中應采用可靠的方法。使用這些方法，光速甚至可以在短距離內測量。
2.旋轉齒輪法
測量光速的實驗方法最早是由斐索在1849年實驗的。他采用周期性擋光(轉動齒輪)的方法進行自動記錄。實驗的示意圖如下。從光源S發出的光通過會聚透鏡L1到達半銀鏡A，然後在反射後會聚在齒輪W的齒A和A’之間的間隙中，然後通過透鏡L2和L3到達反射器M。然後反射回來。它通過半鍍鏡A被L4會聚，然後進入觀察者的眼睛。e .如果轉動齒輪，它會在光線到達M鏡並被反射回來的時間△t內轉過壹個角度。如果此時A和A '之間的縫隙被牙齒A(或A ')占據，反射光就會被阻擋，觀察者就看不到光了。但是，如果齒輪轉到這樣的角度，當M鏡反射的光穿過齒間的縫隙時，觀察者就會重新看到光。當齒輪轉得更快，反射光被另壹個齒擋住時，光又消失了。這樣，當齒輪轉速從零逐漸加速時，在e處會看到閃光，光速c = 4 nvl可以從齒輪轉速v和齒數n與齒輪間的距離l和m推導出來.
在斐索的實驗中，當720齒的齒輪在壹秒鐘內旋轉12.67圈時，光線會第壹次被阻擋而消失。間隙與輪齒交替所需的時間為
這段時間光的光程是2× 8633m，所以光速C = 2×8633×18244 = 3.15×108(m/s)。
除了旋轉齒輪法，克爾盒法也被用來自動記錄信號的發送和接收時間。在1941中，Anderson用Kerr-box法測得:c = 299776 6 km/s，在1951中，Beggs Gran用Kerr-box法測得。
3.旋轉鏡法
旋轉鏡法的主要特點是可以精確測量信號的傳播時間。在1851中，福柯成功地用這種方法測量了光速。惠更斯和阿拉戈早在1834年就提出了轉鏡法的原理，主要是用壹個高速均勻的轉鏡來代替齒輪裝置。因為光源強，而且聚焦好，所以很短的時間間隔也能測得很準。實驗裝置如圖所示。光源S發出的光經過半鍍銀鏡M1後，經過透鏡L，照射到繞O軸旋轉的平面鏡M2上，O軸垂直於附圖。光線從M2反射，匯聚到凹面鏡M3上，而M3的曲率中心正好在O軸上，所以光線被M3對稱反射。光源的圖像在點s’產生。當M2的旋轉速度足夠快時，圖像S '的位置會變為S ",相對於M2不旋轉的位置移動△s的距離就可以推導出光速值:
其中W是M2旋轉的角速度，l0是M2到M3的距離，L是透鏡L到光源S的距離，△s是S的像移距離，所以直接測量W，L，L0和△ s就可以得到光速.
在福柯的實驗中:L = 4m，L0 = 20m，△ S = 0.0007m，W=800×2π弧度/s，他得到了光速C = 298000 500km/s的數值.
此外，福柯還利用這個實驗的基本原理，首次測量了光速在介質(水)v < c中的傳播速度，這對於波動理論是壹個有力的證據。
3.旋轉棱鏡法
邁克爾遜把齒輪法和轉鏡法結合起來，創造了旋轉棱鏡裝置。因為齒輪法不夠準確，所以不僅齒中心擋光，齒邊擋光也會變暗。因此，無法精確測量圖像消失的瞬間。轉鏡法不夠精確，因為這種方法中圖像的位移△s太小，只有0.7 mm，不容易精確測量。邁克爾遜的旋轉鏡法克服了這些缺點。他用正八面體鋼棱鏡代替了轉鏡法中的旋轉平面鏡，從而大大增加了光程，並通過精確測量棱鏡的轉速代替齒輪測量法中的齒輪轉速來測量光傳播全程所需的時間，從而減小了測量誤差。從1879到1926，邁克爾遜以光速工作。
c = 299796km公裏/秒
這是當時最精確的測量，很快成為當時光速的公認值。
三、測量光速的實驗室方法
測量光速的天文方法和大地測量方法都是通過測量光信號的傳播距離和時間來確定光速的。這就需要盡可能增加光程，提高時間測量的精度。這壹般在實驗室受時間和空間的限制，只能在野外進行。比如斐索的轉輪齒輪法，就是在巴黎蘇倫進行的，距離達蒙馬特雷8633米。福柯的旋轉鏡法也是在野外進行的。當時邁克爾遜是在相距35，373，438+0米的兩座山峰上完成的。隨著現代科技的發展，人們可以在實驗室裏使用更小更精確的實驗儀器來測量光速。
1.微波諧振腔法
1950年，埃森通過測量微波的波長和頻率，首次確定了光速。在他的實驗中，當微波波長與諧振腔的幾何尺寸相匹配時，諧振腔的周長πD與波長的比值有如下關系:πD=2.404825λ，所以可以通過測量諧振腔的直徑來確定波長，直徑是用幹涉法測得的；采用步進頻差法測量頻率。測量精度為10-7。埃森的實驗中，使用的微波波長是10 cm，光速的結果是299792.5 1 km/s .
2.激光速度學
1790年，美國國家標準局和國家物理實驗室首次使用激光測量光速。這種方法的原理是同時測量激光的波長和頻率來確定光速(c = ν λ)。由於激光頻率和波長的測量精度有了很大的提高，激光測速儀的測量精度可以達到10-9，比最尖端的實驗方法提高了65438+左右。
四、光速測量方法壹覽表
除了上面提到的測量光速的方法，還有很多非常精確的測量光速的方法。現在把不同方法測得的光速值列成壹個“光速測量表”供參考。
根據1975年第十五屆國際計量大會的決議，現代真空中光速最可靠的數值是:
c = 299792.458 0.001公裏/秒
聲速測量儀必須配有示波器和信號發生器才能完成聲速測量任務。實驗中產生超聲波的裝置如圖所示。它由壓電陶瓷管或超聲波壓電換能器和喇叭組成；當向壓電陶瓷管施加交流電壓時，由於壓電體的逆壓電效應，壓電陶瓷管將產生機械振動。壓電陶瓷管粘接在鋁合金制成的喇叭上，通過電子電路放大成為超聲波發生器。由於壓電陶瓷管的周期性振動，驅動喇叭做周期性的軸向振動。當施加的交流電壓的頻率與壓電陶瓷的固有頻率相同時，壓電陶瓷的振幅最大，這使得喇叭的振幅也最大。喇叭的端面在空氣中激發縱波，也就是超聲波。該儀器中壓電陶瓷的振蕩頻率在40kHz以上，對應的超聲波波長在幾毫米左右。由於其短波長和良好的定向發射性能，這種超聲波發射器是壹種理想的波源。因為喇叭的端面直徑壹般在20mm左右，遠大於這個波長，所以可以近似認為離發射機壹定距離的聲波是平面波。超聲波的接收器利用壓電體的正壓電效應將接收到的機械振動轉換成電振動，以增強這種電振動。專門加了選頻放大器放大，然後通過屏蔽線傳輸到示波器上觀察。接收器安裝在活動機構上，活動機構包括伸縮支架、螺桿、活動底座(帶有指針，通過定位螺母套在螺桿上，螺桿平移)、帶刻度的手輪等。接收器的位置由主刻度手輪和標尺刻度手輪的位置決定。主尺位於底座上；最小直角尺位於底座上方；最小刻度為1mm，與螺桿連接的手輪分為100個刻度。每轉壹圈，接收器平移1mm，所以指針每分壹格是0.01mm，可以估算為0.001mm..