Chris Oates, fyzik v Časové a frekvenční divizi Národního institutu pro standardy a technologie (NIST), vysvětluje.

navzdory rozdílům mezi světlem a zvukem byly ve většině měření příslušných rychlostí použity stejné dvě základní metody., První metoda je založena na jednoduše měřit čas potřebný impuls, světlo nebo zvuk, chcete-li procházet známé vzdálenosti; dělící vzdálenost tranzitní čas pak dává rychlost. Druhá metoda využívá vlnové povahy společné pro tyto jevy: měření frekvence (f) a vlnová délka () šířící se vlny, lze odvodit rychlost vlny od jednoduchých vlna vztahu, rychlost = f×. (Frekvence vlny je počet hřebenů, které procházejí za sekundu, zatímco vlnová délka je vzdálenost mezi hřebeny)., I když dva jevy sdílet tyto přístupy k měření, základní rozdíly mezi světlem a zvukem vedly k velmi odlišné experimentální implementace, jakož i různý historický vývoj, v určení jejich rychlosti.

ve své nejjednodušší podobě lze zvuk považovat za podélnou vlnu sestávající z kompresí a rozšíření média ve směru šíření., Protože zvuk vyžaduje médium, jehož prostřednictvím se šíří, rychlost zvukové vlny je dána vlastnostmi samotného média (jako jsou hustota, tvrdost, teplota). Tyto parametry tedy musí být zahrnuty do všech hlášených měření. Ve skutečnosti lze taková měření otočit a skutečně je použít k určení termodynamických vlastností média (například poměr specifických ohřívá).,

první známý teoretické pojednání o zvuku byla poskytována Sir Isaac Newton v jeho Principia, který předpověděl hodnota pro rychlost zvuku ve vzduchu, která se liší o zhruba 16 procent z aktuálně přijímané hodnoty. Brzy experimentální hodnoty byly založeny na měření času trvalo zvuk výstřelů na pokrytí dané vzdálenosti a byly dobrý, lepší než 1% v současné době uznávané hodnoty 331,5 m/s na 0 stupňů Celsia. Daniel Colladon a Charles-Francois Sturm poprvé provedli podobná měření ve vodě v Ženevském jezeře v roce 1826. Našli hodnotu pouze 0.,2 procenta nižší než v současné době přijata hodnota ~1,440 m/s při 8 ° C. Tato měření všech trpěl variace v médiích sebe na dlouhé vzdálenosti, takže většina následné stanovení byly provedeny v laboratoři, kde parametry prostředí by mohlo být lépe kontrolována, a větší škálu plynů a kapalin mohl být vyšetřován. Tyto experimenty často používají trubky plynu nebo kapaliny (nebo tyče z pevného materiálu) s přesně kalibrovaných délek. Pak lze odvodit rychlost zvuku z měření času, který impuls zvuku trvá, aby se pohyboval trubicí., Alternativně (a obvykle přesněji), jeden může rozrušit rezonanční frekvence trubice (podobně jako ty na flétnu) vyvoláním vibrací na jednom konci s reproduktor, ladička, nebo jiný typ snímače. Protože odpovídající rezonanční vlnové délky mají jednoduchý vztah k délka trubky, lze pak určit rychlost zvuku z vlny vztahu a provést opravy pro trubky geometrie pro srovnání s rychlostí ve volném prostoru.

vlnová povaha světla je zcela odlišná od povahy zvuku., Ve své nejjednodušší podobě je elektromagnetická vlna (jako je světlo, rádio nebo mikrovlnná trouba) příčná, skládající se z oscilačních elektrických a magnetických polí, která jsou kolmá ke směru šíření. Kromě toho, i když médium, kterým světlo cestuje, ovlivňuje jeho rychlost (snižuje ji indexem lomu materiálu), světlo může také cestovat vakuem, čímž poskytuje jedinečný kontext pro definování jeho rychlosti., Ve skutečnosti je rychlost světla ve vakuu, c, základním stavebním kamenem Einsteinovy teorie relativity, protože nastavuje horní hranici rychlosti ve vesmíru. V důsledku toho se objevuje v široké škále fyzických vzorců, z nichž snad nejznámější je E=mc2. Rychlost světla lze tedy měřit různými způsoby, ale vzhledem k jeho extrémně vysoké hodnotě (~300 000 km/s nebo 186 000 mi/s) bylo zpočátku podstatně těžší měřit než rychlost zvuku., Brzy úsilí jako Galileo je dvojice pozorovatelů sedí na protilehlé kopce blikající lucerny a zpět postrádaly potřebné technologie, aby přesně měřit tranzitní časy jen několika mikrosekund. Pozoruhodné je, že astronomická pozorování v 18. století vedla k určení rychlosti světla s nejistotou pouze 1 procent. Lepší měření však vyžadovalo laboratorní prostředí., Louis Fizeau a Leon Foucault byli schopni provést aktualizované verze Galileův experiment pomocí důmyslné kombinace rotujícího zrcadla (spolu s vylepšené technologii měření) a udělali sérii krásných měření rychlosti světla. S ještě dalšími vylepšeními provedl Albert a. Michelson měření dobrá na téměř jednu část z deseti tisíc.

Metrologie rychlosti světla dramaticky změnila s odhodláním, které se zde na NIST v roce 1972., Toto měření bylo založeno na helium-neonový laser, jehož frekvence byla stanovena pomocí zpětné vazby tak, aby odpovídala frekvenci odpovídající rozdělení mezi dva kvantizačních úrovní energie z metanu molekuly. Frekvence i vlnová délka tohoto vysoce stabilního laseru byly přesně měřeny, což vedlo ke 100násobnému snížení nejistoty hodnoty rychlosti světla. Toto měření a následná měření založená na jiných atomových / molekulárních normách nebyla omezena měřicí technikou, ale nejistotami v definici samotného měřiče., Protože bylo jasné, že budoucí měření by bylo stejně tak omezené, 17 Confrence Gnrale des Poids et Mesures (Generální Konference pro Váhy a míry) se rozhodl v roce 1983 nově definovat čtvereční, pokud jde o rychlost světla. Rychlost světla se tak stala konstantou (definovanou jako 299,792,458 m / s), která se již nikdy neměří., Jako výsledek, definice metr je přímo spojen (prostřednictvím vztahu c= f×), že frekvence, což je zdaleka nejvíce přesně měří fyzikální veličina (v současné době nejlepší cesia atomové fontána hodiny mají frakční frekvence nejistota o tom, 1×10-15).